国产精品电影_久久视频免费_欧美日韩国产激情_成年人视频免费在线播放_日本久久亚洲电影_久久都是精品_66av99_九色精品美女在线_蜜臀a∨国产成人精品_冲田杏梨av在线_欧美精品在线一区二区三区_麻豆mv在线看

    混沌優(yōu)化算法(COA):從理論到實踐的探索之旅

    發(fā)布于 2025-6-24 06:56
    瀏覽
    0收藏

    混沌理論揭示了確定性系統(tǒng)中隱藏的復(fù)雜性和不可預(yù)測性,而混沌優(yōu)化算法正是借鑒了混沌系統(tǒng)對初始條件的敏感性、遍歷性和內(nèi)在的隨機性,通過模擬混沌動態(tài)過程來探索優(yōu)化問題的解空間。

    混沌優(yōu)化算法(COA):從理論到實踐的探索之旅-AI.x社區(qū)圖片

    這種算法不僅能夠有效避免陷入局部最優(yōu),還能在全局范圍內(nèi)高效搜索,展現(xiàn)出強大的適應(yīng)性和靈活性。

    今天,我們要揭開這個神秘而強大的智能優(yōu)化算法的面紗——混沌優(yōu)化算法。

    一、混沌理論的魅力

    提到混沌,你可能會想起蝴蝶效應(yīng)——一只蝴蝶在巴西扇動翅膀,可能會在美國德克薩斯州引發(fā)一場龍卷風(fēng)。

    混沌優(yōu)化算法(COA):從理論到實踐的探索之旅-AI.x社區(qū)圖片

    這個看似荒誕不經(jīng)的比喻,正是混沌理論的核心特征之一:初始條件的敏感性。

    混沌系統(tǒng)對初始條件極為敏感,即使微小的差異也會在迭代過程中被迅速放大,最終導(dǎo)致截然不同的結(jié)果。

    混沌優(yōu)化算法(COA):從理論到實踐的探索之旅-AI.x社區(qū)圖片

    但混沌并非完全無序。它具有一種獨特的“偽隨機性”和“遍歷性”。

    混沌系統(tǒng)雖然看似雜亂無章,但其運動軌跡卻能在整個可行空間內(nèi)均勻分布,且不會重復(fù)經(jīng)過同一個點。

    這種特性使得混沌系統(tǒng)在搜索過程中能夠高效地探索整個解空間,避免陷入局部最優(yōu)。

    混沌優(yōu)化算法(COA):從理論到實踐的探索之旅-AI.x社區(qū)圖片

    ▲ Logistic混沌映射的分叉圖

    混沌映射是混沌理論在優(yōu)化算法中的重要應(yīng)用。常見的混沌映射有Logistic映射和Tent映射。

    Logistic映射是一個簡單的非線性方程,其迭代過程卻能產(chǎn)生復(fù)雜的混沌行為。

    Tent映射則以其線性分段的特性,展現(xiàn)出快速的遍歷性和良好的隨機性。

    這些混沌映射為混沌優(yōu)化算法提供了強大的動力源泉。

    二、混沌優(yōu)化算法的原理與流程

    混沌優(yōu)化算法的核心思想是將混沌變量引入優(yōu)化問題的變量空間,利用混沌運動的遍歷性來搜索全局最優(yōu)解。

    它通過混沌映射生成混沌變量,這些變量在迭代過程中不斷變化,從而驅(qū)動優(yōu)化變量在解空間中進行高效的搜索。

    混沌優(yōu)化算法的實現(xiàn)步驟如下:

    1.初始化混沌變量

    首先,根據(jù)優(yōu)化問題的規(guī)模和維度,初始化混沌變量。

    這些變量通常在[0,1]區(qū)間內(nèi)均勻分布,通過混沌映射進行迭代更新。

    混沌優(yōu)化算法(COA):從理論到實踐的探索之旅-AI.x社區(qū)圖片

    2.混沌變量迭代

    混沌優(yōu)化算法(COA):從理論到實踐的探索之旅-AI.x社區(qū)

    3.優(yōu)化搜索

    混沌優(yōu)化算法(COA):從理論到實踐的探索之旅-AI.x社區(qū)

    將轉(zhuǎn)換后的優(yōu)化變量代入目標(biāo)函數(shù),計算其適應(yīng)度值。

    根據(jù)適應(yīng)度值的大小,選擇最優(yōu)解作為當(dāng)前迭代的候選解。

    4.終止條件判斷

    最后,當(dāng)達到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)或適應(yīng)度值收斂時,算法終止,輸出全局最優(yōu)解。

    三、混沌優(yōu)化算法的案例演示

    為了更好地理解混沌優(yōu)化算法的工作原理,我們以Ackley函數(shù)為例進行優(yōu)化。

    1.問題定義

    Ackley函數(shù)是一個經(jīng)典的多峰函數(shù),具有復(fù)雜的地形和多個局部最小值,常用于測試優(yōu)化算法的性能。

    import numpy as np
    import matplotlib.pyplot as plt
    from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
    from matplotlib.animation import FuncAnimation
    from IPython.display import HTML
    import time
    import math
    
    
    # 設(shè)置中文顯示
    plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
    plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
    
    
    # Ackley函數(shù)
    defackley(x):
        a = 20
        b = 0.2
        c = 2 * np.pi
        d = len(x)
        sum_sq = sum([xi**2for xi in x])
        sum_cos = sum([np.cos(c * xi) for xi in x])
        term1 = -a * np.exp(-b * np.sqrt(sum_sq / d))
        term2 = -np.exp(sum_cos / d)
        return term1 + term2 + a + np.exp(1)

    2.算法建模

    在實現(xiàn)混沌優(yōu)化算法時,我們選擇了Logistic混沌映射作為混沌序列的生成方式。

    # Logistic混沌映射
    deflogistic_map(x, mu=4.0):
        return mu * x * (1 - x)
    
    
    # 混沌優(yōu)化算法
    defchaos_optimization(obj_func, dim, lb, ub, max_iter, chaos_iter=1000):
        """
        參數(shù):
        - obj_func: 目標(biāo)函數(shù)
        - dim: 問題維度
        - lb: 下界
        - ub: 上界
        - max_iter: 最大迭代次數(shù)
        - chaos_iter: 混沌迭代次數(shù)
        """
        # 初始化混沌變量
        chaos_vars = np.random.rand(dim)
        
        # 生成混沌序列
        chaos_sequence = []
        for _ inrange(chaos_iter):
            chaos_vars = logistic_map(chaos_vars)
            chaos_sequence.append(chaos_vars.copy())
        chaos_sequence = np.array(chaos_sequence)
        
        # 將混沌序列映射到搜索空間
        search_points = lb + (ub - lb) * chaos_sequence
        
        # 評估初始解
        fitness = np.array([obj_func(p) for p in search_points])
        best_idx = np.argmin(fitness)
        best_position = search_points[best_idx].copy()
        best_fitness = fitness[best_idx]
        
        # 記錄歷史
        history = {
            'positions': [search_points.copy()],
            'best_position': [best_position.copy()],
            'best_fitness': [best_fitness],
            'current_iter': [0]
        }
        
        # 算法開始
        print("="*50)
        print("混沌優(yōu)化算法(COA)開始運行")
        print(f"搜索空間維度: {dim}")
        print(f"搜索范圍: [{lb}, {ub}]")
        print(f"最大迭代次數(shù): {max_iter}")
        print(f"混沌迭代次數(shù): {chaos_iter}")
        print(f"初始最佳適應(yīng)度: {best_fitness:.6f}")
        print("="*50)
        time.sleep(1)
        
        # 二次載波搜索
        foriterinrange(max_iter):
            # 縮小搜索范圍
            current_lb = np.maximum(lb, best_position - (ub - lb) * 0.9**(iter+1))
            current_ub = np.minimum(ub, best_position + (ub - lb) * 0.9**(iter+1))
            
            # 生成新的混沌序列
            new_chaos_vars = np.random.rand(dim)
            new_search_points = []
            for _ inrange(chaos_iter):
                new_chaos_vars = logistic_map(new_chaos_vars)
                new_point = current_lb + (current_ub - current_lb) * new_chaos_vars
                new_search_points.append(new_point)
            new_search_points = np.array(new_search_points)
            
            # 評估新解
            new_fitness = np.array([obj_func(p) for p in new_search_points])
            current_best_idx = np.argmin(new_fitness)
            current_best_position = new_search_points[current_best_idx].copy()
            current_best_fitness = new_fitness[current_best_idx]
            
            # 更新最優(yōu)解
            if current_best_fitness < best_fitness:
                best_position = current_best_position.copy()
                best_fitness = current_best_fitness
            
            # 記錄歷史
            history['positions'].append(new_search_points.copy())
            history['best_position'].append(best_position.copy())
            history['best_fitness'].append(best_fitness)
            history['current_iter'].append(iter+1)
            
            # 打印進度
            ifiter % 10 == 0oriter == max_iter-1:
                print(f"迭代 {iter+1:3d}/{max_iter} | 當(dāng)前最佳適應(yīng)度: {best_fitness:.6f}")
        
        print("="*50)
        print("優(yōu)化完成!")
        print(f"找到的最佳解: {best_position}")
        print(f"最佳適應(yīng)度值: {best_fitness:.6f}")
        print("="*50)
        time.sleep(1)
        print("生成可視化結(jié)果...")
        time.sleep(1)
        
        return history

    3.結(jié)果可視化

    為了更直觀地展示混沌優(yōu)化算法的優(yōu)化過程,我們通過Matplotlib繪制了3D曲面圖、2D等高線圖和收斂曲線。

    # 參數(shù)設(shè)置
    dim = 2
    lb = -5
    ub = 5
    max_iter = 50
    chaos_iter = 500
    
    
    # 運行算法
    history = chaos_optimization(ackley, dim, lb, ub, max_iter, chaos_iter)
    
    
    # 準(zhǔn)備可視化數(shù)據(jù)
    x = np.linspace(lb, ub, 100)
    y = np.linspace(lb, ub, 100)
    X, Y = np.meshgrid(x, y)
    Z = np.zeros_like(X)
    for i inrange(X.shape[0]):
        for j inrange(X.shape[1]):
            Z[i,j] = ackley([X[i,j], Y[i,j]])
    
    
    # 創(chuàng)建可視化圖形
    fig = plt.figure(figsize=(18, 6), dpi=100)
    fig.suptitle('混沌優(yōu)化算法優(yōu)化過程', fontsize=16)
    
    
    # 統(tǒng)一子圖尺寸
    gs = fig.add_gridspec(2, 3, width_ratios=[1, 1, 1], height_ratios=[1, 1])
    
    
    # 3D曲面圖
    ax1 = fig.add_subplot(gs[:, 0], projection='3d')
    surf = ax1.plot_surface(X, Y, Z, cmap='viridis', alpha=0.6)
    fig.colorbar(surf, ax=ax1, shrink=0.6, aspect=10, label='函數(shù)值')
    scatter = ax1.scatter([], [], [], c='red', s=10, alpha=0.5, label='混沌搜索點')
    best_scatter = ax1.scatter([], [], [], c='blue', marker='*', s=200, label='最優(yōu)解')
    ax1.set_title('3D函數(shù)曲面與混沌搜索', fontsize=12)
    ax1.set_xlabel('x1', fontsize=10)
    ax1.set_ylabel('x2', fontsize=10)
    ax1.set_zlabel('f(x)', fontsize=10)
    ax1.legend(loc='upper right', fontsize=8)
    
    
    # 2D等高線圖
    ax2 = fig.add_subplot(gs[:, 1])
    contour = ax2.contourf(X, Y, Z, levels=50, cmap='viridis')
    fig.colorbar(contour, ax=ax2, shrink=0.6, aspect=10, label='函數(shù)值')
    scatter2d = ax2.scatter([], [], c='red', s=10, alpha=0.5, label='混沌搜索點')
    best_scatter2d = ax2.scatter([], [], c='blue', marker='*', s=100, label='最優(yōu)解')
    search_area = plt.Rectangle((0,0), 0, 0, color='yellow', alpha=0.3, label='當(dāng)前搜索區(qū)域')
    ax2.add_patch(search_area)
    ax2.set_title('2D等高線與混沌搜索', fontsize=12)
    ax2.set_xlabel('x1', fontsize=10)
    ax2.set_ylabel('x2', fontsize=10)
    ax2.legend(loc='upper right', fontsize=8)
    
    
    # 收斂曲線
    ax3 = fig.add_subplot(gs[0, 2])
    convergence_line, = ax3.plot([], [], 'b-', linewidth=2, label='最佳適應(yīng)度')
    current_point = ax3.scatter([], [], c='red', s=50, label='當(dāng)前值')
    ax3.set_title('適應(yīng)度收斂曲線', fontsize=12)
    ax3.set_xlabel('迭代次數(shù)', fontsize=10)
    ax3.set_ylabel('適應(yīng)度值', fontsize=10)
    ax3.grid(True, linestyle='--', alpha=0.6)
    ax3.set_xlim(0, max_iter)
    ax3.set_ylim(0, max(history['best_fitness']))
    ax3.legend(loc='upper right', fontsize=8)
    
    
    # 參數(shù)顯示
    ax4 = fig.add_subplot(gs[1, 2])
    ax4.axis('off')
    info_text = ax4.text(0.1, 0.5, '', fontsize=10, bbox=dict(facecolor='white', alpha=0.8))
    
    
    plt.tight_layout()
    
    
    # 修改更新函數(shù)
    defupdate(frame):
        # 只顯示部分點避免過于密集
        display_points = history['positions'][frame][::10]
        
        # 更新3D圖
        current_z = np.array([ackley(p) for p in display_points])
        scatter._offsets3d = (display_points[:,0], display_points[:,1], current_z)
        
        best_pos = history['best_position'][frame]
        best_z = ackley(best_pos)
        best_scatter._offsets3d = ([best_pos[0]], [best_pos[1]], [best_z])
        
        # 更新2D圖
        scatter2d.set_offsets(display_points)
        best_scatter2d.set_offsets([best_pos])
        
        # 初始化搜索區(qū)域
        current_iter = history['current_iter'][frame]
        if current_iter == 0:
            # 第一幀使用全局搜索范圍
            current_lb = np.array([lb, lb])
            current_ub = np.array([ub, ub])
        else:
            # 后續(xù)幀縮小搜索范圍
            current_lb = np.maximum(lb, best_pos - (ub - lb) * 0.9**current_iter)
            current_ub = np.minimum(ub, best_pos + (ub - lb) * 0.9**current_iter)
        
        # 更新搜索區(qū)域顯示
        search_area.set_xy((current_lb[0], current_lb[1]))
        search_area.set_width(current_ub[0] - current_lb[0])
        search_area.set_height(current_ub[1] - current_lb[1])
        
        # 更新收斂曲線
        x_data = range(current_iter+1)
        y_data = history['best_fitness'][:current_iter+1]
        convergence_line.set_data(x_data, y_data)
        current_point.set_offsets([[current_iter, history['best_fitness'][current_iter]]])
        
        # 更新文本信息
        info = f"迭代次數(shù): {current_iter}\n"
        info += f"最佳適應(yīng)度: {history['best_fitness'][current_iter]:.6f}\n"
        info += f"最佳位置: [{best_pos[0]:.4f}, {best_pos[1]:.4f}]\n"
        info += f"搜索區(qū)域: [{current_lb[0]:.2f}, {current_ub[0]:.2f}] x [{current_lb[1]:.2f}, {current_ub[1]:.2f}]\n"
        info += f"混沌迭代次數(shù): {chaos_iter}\n"
        info += f"當(dāng)前搜索點數(shù): {len(history['positions'][frame])}"
        info_text.set_text(info)
        
        return scatter, best_scatter, scatter2d, best_scatter2d, search_area, convergence_line, current_point, info_text
    
    
    # 創(chuàng)建動畫
    ani = FuncAnimation(fig, update, frames=len(history['positions']), interval=500, blit=True)
    
    
    # 顯示動畫
    plt.close()
    HTML(ani.to_jshtml())

    混沌優(yōu)化算法(COA):從理論到實踐的探索之旅-AI.x社區(qū)圖片

    結(jié)果顯示|結(jié)果輸出

    經(jīng)過50次迭代,混沌優(yōu)化算法成功找到了Ackley函數(shù)的全局最優(yōu)解。

    結(jié) 語

    混沌優(yōu)化算法以其獨特的混沌理論基礎(chǔ)、強大的全局搜索能力和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,在智能優(yōu)化領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。

    它不僅能夠解決復(fù)雜的優(yōu)化問題,還能夠與其他優(yōu)化算法相結(jié)合,實現(xiàn)更高效的優(yōu)化搜索。

    本文轉(zhuǎn)載自???Fairy Girl???,作者:Fairy Girl

    收藏
    回復(fù)
    舉報
    回復(fù)
    相關(guān)推薦
    动漫成人在线| 67194成人在线观看| 99精品黄色片免费大全| 亚洲国产精品女人久久久| 国产精品沙发午睡系列| 久久国产欧美| 99re在线观看视频| 亚洲天天影视网| 国产日韩在线看片| 欧美少妇xxxx| 精品免费一区二区三区| 91在线国产电影| 久久av综合网| 亚洲aaa级| 99久久精品情趣| 欧美性受xxxx白人性爽| 亚洲男男gay视频| 欧美特黄视频| 欧美大片免费观看| 阿v视频在线观看| 粉嫩av一区二区三区| 亚洲国产天堂久久综合网| 最近中文字幕日韩精品| 成人午夜视频免费在线观看| 久久久男人天堂| 久久精品在线| 色综合色综合色综合| 2020欧美日韩在线视频| 粉嫩精品一区二区三区在线观看| 久久综合给合久久狠狠色| 有色激情视频免费在线| 亚洲视频分类| 欧美一区日本一区韩国一区| 亚洲日本japanese丝袜| www国产在线观看| 日韩精品成人一区二区在线| 午夜精品久久久久久久久久| 成年人视频网站在线| 精品国产一区二区三区成人影院 | 国产野外作爱视频播放| 2018日日夜夜| 樱桃成人精品视频在线播放| 久久不射电影网| 亚洲男人天堂| 午夜精品123| 已婚少妇美妙人妻系列| 亚洲一级高清| 91精品91久久久久久| 真人做人试看60分钟免费| 黑人精品视频| 亚洲综合色网站| jizz18女人| 亚洲欧美日韩国产综合在线| http://嫩草影院| 99久久精品一区二区| 亚洲欧洲三级| 在线免费看污| 国产情侣一区二区三区| 亚洲欧美制服另类日韩| 久久久久久尹人网香蕉| 三上悠亚亚洲一区| 欧美一级在线观看| 欧美78videosex性欧美| 久久免费电影| 亚洲国产欧美精品| 日韩av电影资源网| 久久久精品在线| 国产精品自在线拍| 国产美女精品免费电影| 欧美久久一区| 日韩av电影在线观看| 国产精品一区三区| 亚洲娇小娇小娇小| 欧美午夜性色大片在线观看| 国产精品剧情| 久久精品99久久久香蕉| 六月丁香久久丫| 国产精品制服诱惑| 国产精品一级黄| 成人观看网站a| 欧美亚洲国产一区二区三区| 国产中文在线播放| 97视频色精品| 99国内精品| 99热在线这里只有精品| 亚洲欧美另类在线| 性欧美video高清bbw| 色综合天天狠天天透天天伊人| 日韩a一区二区| 欧美一级免费在线观看| 国产精品久久久久四虎| 国模吧精品人体gogo| 亚洲欧美中文字幕在线一区| 啪啪国产精品| 亚洲国产精品日韩| 亚洲精品黄色| 69国产精品| 性一爱一乱一交一视频| 亚洲男人的天堂av| jizz久久久久久| 日本成人黄色免费看| 亚洲大片免费看| 欧美欧美全黄| 视频一区二区三| 三级精品在线观看| 国产综合久久久久久| 精品午夜久久| 男人添女人下面免费视频| 日韩视频一区二区三区| 国产精品一国产精品| 国产熟人av一二三区| 欧美日本高清视频| 玖玖在线精品| 麻豆视频在线观看免费网站| 日韩av片电影专区| 国产精品久久久久影院色老大 | 国产清纯白嫩初高生在线观看91 | 中午字幕在线观看| 欧美色播在线播放| 自拍视频在线看| 久久影视电视剧免费网站| 伊人色**天天综合婷婷| 国产无遮挡又黄又爽免费软件| 91精品久久久久久久| 久久伊人影院| 欧美一区激情视频在线观看| 亚洲欧美电影院| 成人久久网站| 欧美日韩无遮挡| 日本精品一区二区三区高清 | 97香蕉久久超级碰碰高清版| 久久国产人妖系列| 午夜视频在线看| 国产日韩精品入口| 日本一区二区久久| 91精品国产66| 国产经典久久久| 欧美成人一级视频| 国产欧美三级| 91caoporm在线视频| 国产精品h片在线播放| 国产亚洲一区二区三区四区| 欧美18—19sex性hd| 欧美精品在线一区| 一呦二呦三呦精品国产| 欧美xx视频| 久久手机免费观看| 日韩综合久久| 在线看视频不卡| 欧美精品v日韩精品v韩国精品v| 全国精品免费看| 男女污污的视频| 日韩中文字幕亚洲| 成人黄色小视频在线观看| 蜜桃视频在线观看播放| av中文资源在线资源免费观看| 欧美日韩一区中文字幕| 久热精品视频在线观看| 欧美在线小视频| 一区二区三区蜜桃网| 欧美.com| 人妻精品无码一区二区三区| 亚洲欧美精品suv| 欧美精品久久久久久久久| 99精品视频在线观看| 亚洲第一会所| 久久国产亚洲精品无码| 欧美激情videos| 最新不卡av在线| 日韩高清三区| 最新av在线| 国产精品久久精品国产| 欧美日韩1234| 精品一区二区av| 国产麻豆精品| 欧美高清xxxxxkkkkk| 91在线中文字幕| 欧美一区二区三区在线观看视频 | 久久久无码中文字幕久...| 亚洲精品视频网上网址在线观看| 九一久久久久久| av在线成人| 美女视频黄a视频全免费观看| 成人国产精品一区二区| 欧美精选在线播放| 国产白丝网站精品污在线入口| 99精品在免费线中文字幕网站一区 | 国产一区二区三区国产精品| 久久久久久久999精品视频| 久久久久久久久99精品| 99re热精品视频| 91传媒在线观看| 国产欧美一区二区三区精品观看 | 久久亚洲风情| 欧美福利一区二区三区| 97涩在线观看视频| 你懂的视频在线| av最新在线| 啪啪亚洲精品| 亚洲人体av|