免疫算法简介及应用
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了免疫算法简介及应用相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
简介
人工免疫算法(Immune Algorithm)是一种具有生成+检测 (generate and test)的迭代过程的群智能搜索算法。从理论上分析,迭代过程中,在保留上一代最佳个体的前提下,免疫算法是全局收敛的。
基本步骤
- 抗原识别。输入目标函数和各种约束作为免疫算法的抗原。
- 初始抗体生成。随机生成初始抗体种群。
- 亲和力计算。计算抗体的适应值。
- 免疫处理。免疫处理包括免疫选择、克隆、变异和抑制。
- 免疫选择:根据抗体的亲和力选出亲和度较高的抗体。
- 克隆:对选出的亲和力较高的抗体进行复制。
- 变异:对克隆得到的个体进行交叉、变异操作,使其亲和力发生改变。
- 抑制:对变异的抗体进行选择,保留亲和度较高的抗体。
- 群体刷新。将免疫选择的抗体和免疫抑制后的抗体组成一个集合,保留其中亲和度较高的抗体,使这些抗体进入新的种群。新的种群中不足的部分随机生成,以增加多样性。
流程图
应用
用IA解决TSP问题
import numpy as np from scipy import spatial # 全国31个省会(部分)城市的坐标 points_coordinate=[ [1304, 2312], [3639, 1315], [4177, 2244], [3712, 1399], [3488, 1535], [3326, 1556], [3238, 1229], [4196, 1004], [4312, 790], [4386, 570], [3007, 1970], [2562, 1756], [2788, 1491], [2381, 1676], [1332, 695], [3715, 1678], [3918, 2179], [4061, 2370], [3780, 2212], [3676, 2578], [4029, 2838], [4263, 2931], [3429, 1908], [3507, 2367], [3394, 2643], [3439, 3201], [2935, 3240], [3140, 3550], [2545, 2357], [2778, 2826], [2370, 2975], ] points_coordinate = np.array(points_coordinate) num_points = points_coordinate.shape[0] distance_matrix = spatial.distance.cdist(points_coordinate, points_coordinate, metric=‘euclidean‘) def cal_total_distance(routine): num_points, = routine.shape return sum([distance_matrix[routine[i % num_points], routine[(i + 1) % num_points]] for i in range(num_points)]) # run IA from sko.IA import IA_TSP ia_tsp = IA_TSP(func=cal_total_distance, n_dim=num_points, size_pop=500, max_iter=800, prob_mut=0.2, T=0.7, alpha=0.95) best_points, best_distance = ia_tsp.run() print(‘best routine:‘, best_points, ‘best_distance:‘, best_distance) # step3: plot import matplotlib.pyplot as plt fig, ax = plt.subplots(1, 1) best_points_ = np.concatenate([best_points, [best_points[0]]]) best_points_coordinate = points_coordinate[best_points_, :] ax.plot(best_points_coordinate[:, 0], best_points_coordinate[:, 1], ‘o-r‘) plt.show()
结果如下:
best routine: [19 20 21 17 2 16 18 22 15 3 7 8 9 1 4 5 6 12 11 13 14 0 30 26 27 25 29 28 10 23 24]
best_distance: [15844.52047043]
参考链接:
3. 百度百科-免疫算法
以上是关于免疫算法简介及应用的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
TSP基于matlab免疫算法求解31城市旅行商问题含Matlab源码 1149期