【智能算法应用】人工蜂鸟算法求解二维路径规划问题

摘要

本文采用人工蜂鸟算法(Artificial Bee Colony Algorithm,ABC)对二维路径规划问题进行求解。该算法模拟蜜蜂觅食行为,通过工蜂、观察蜂和侦查蜂的协作来找到最优路径。实验表明,ABC算法在处理路径规划问题上具有较强的全局搜索能力和局部优化能力。

理论

人工蜂鸟算法是一种基于蜜蜂觅食行为的智能优化算法。其基本思想是通过工蜂、观察蜂和侦查蜂三类不同的蜜蜂在解空间中合作搜索来完成目标的最优化。具体步骤如下:

  1. 初始化蜂群:生成初始解群体,每个解代表路径的一个解法。

  2. 工蜂阶段:每只工蜂根据某些规则选择一个邻域解并进行评估。如果邻域解更优,则替换当前解。

  3. 观察蜂阶段:根据解的适应度值选择工蜂的路径进行进一步的改进。适应度越高,观察蜂选择该路径的概率越大。

  4. 侦查蜂阶段:如果工蜂的某条路径在一定次数内未得到改进,则该路径被废弃,侦查蜂随机生成新的路径。

  5. 迭代结束条件:当达到最大迭代次数或适应度不再显著变化时,算法终止。

ABC算法具有以下优势:

  • 全局搜索能力强:侦查蜂机制使得算法不易陷入局部最优。

  • 适应性好:适用于解决各种非线性、复杂的优化问题。

实验结果

通过ABC算法求解二维路径规划问题,我们得到了如下图形显示的最优路径。实验结果表明,经过多次迭代,适应度函数逐渐收敛,最终得到了较为理想的路径规划方案。

  • 图1展示了蜂鸟算法规划的二维路径,圆圈代表障碍物,绿色星号标识最终目标点。

  • 图2展示了适应度随着迭代次数的变化,随着迭代次数的增加,适应度逐渐收敛,最终达到最优值。

部分代码

% 初始化蜂群
function population = initialize_population(n_bees, problem_size)population = zeros(n_bees, problem_size);for i = 1:n_beespopulation(i, :) = rand(1, problem_size);  % 随机初始化每只蜜蜂的位置end
end% 工蜂阶段
function population = employed_bees_phase(population, fitness_func)[n_bees, problem_size] = size(population);for i = 1:n_beesnew_solution = neighborhood_search(population(i, :), problem_size);if fitness_func(new_solution) > fitness_func(population(i, :))population(i, :) = new_solution;endend
end% 观察蜂阶段
function population = onlooker_bees_phase(population, fitness_func)[n_bees, ~] = size(population);total_fitness = sum(arrayfun(@(i) fitness_func(population(i, :)), 1:n_bees));for i = 1:n_beesprobability = fitness_func(population(i, :)) / total_fitness;if rand < probabilitynew_solution = neighborhood_search(population(i, :), size(population, 2));if fitness_func(new_solution) > fitness_func(population(i, :))population(i, :) = new_solution;endendend
end% 侦查蜂阶段
function population = scout_bees_phase(population, problem_size)[n_bees, ~] = size(population);for i = 1:n_beesif stagnation(population(i, :))  % 定义停滞条件population(i, :) = rand(1, problem_size);  % 随机重新生成路径endend
end% 邻域搜索函数
function new_solution = neighborhood_search(solution, problem_size)perturbation = randn(1, problem_size) * 0.1;  % 小范围扰动new_solution = solution + perturbation;
end% 适应度函数(目标函数)
function fit_value = fitness(solution)fit_value = -sum(solution.^2);  % 示例目标函数,可根据实际问题修改
end% 判断停滞条件
function is_stagnant = stagnation(solution)% 简单判定是否停滞:若解未变化或优化未改进is_stagnant = rand < 0.05;  % 随机判定停滞作为示例
end% 主算法
function best_solution = ABC_algorithm(max_iterations, n_bees, problem_size)population = initialize_population(n_bees, problem_size);for iteration = 1:max_iterationspopulation = employed_bees_phase(population, @fitness);population = onlooker_bees_phase(population, @fitness);population = scout_bees_phase(population, problem_size);% 获取当前的最佳解fitness_values = arrayfun(@(i) fitness(population(i, :)), 1:n_bees);[~, best_idx] = max(fitness_values);best_solution = population(best_idx, :);% 终止条件if convergence_criteria_met(best_solution)break;endend
end% 终止条件判断
function is_converged = convergence_criteria_met(solution)% 简单终止条件,可以根据具体情况调整is_converged = false;
end% 运行ABC算法
max_iterations = 300;
n_bees = 50;
problem_size = 2;  % 二维路径规划问题
best_solution = ABC_algorithm(max_iterations, n_bees, problem_size);disp('最佳解为:');
disp(best_solution);

参考文献

  1. Karaboga, D., & Basturk, B. (2007). Artificial bee colony (ABC) optimization algorithm for solving constrained optimization problems. Foundations of Computational Intelligence (FOCI) 2007.

  2. Basturk, B., & Karaboga, D. (2006). A powerful and efficient algorithm for numerical function optimization: artificial bee colony (ABC) algorithm. Journal of Global Optimization, 39(3), 459-471.

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/web/54289.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

项目管理系统如何实现项目申报流程自动化?

传统的项目申报流程往往繁琐复杂&#xff0c;涉及众多环节和部门间的协作&#xff0c;不仅耗时费力&#xff0c;还容易因人为疏忽而导致错误或延误。随着信息技术的飞速发展&#xff0c;项目管理系统的出现为项目申报流程的自动化提供了可能&#xff0c;极大地提升了申报效率和…

jQuery EasyUI 扩展

jQuery EasyUI 扩展 引言 jQuery EasyUI 是一个流行的 HTML5 框架,用于构建交互式网页界面。它提供了一系列的 UI 组件,如布局、窗口、数据网格等,使得网页开发变得更加简单快捷。然而,尽管 EasyUI 功能丰富,但在某些特定场景下,开发者可能需要更多的定制化功能或组件。…

【51单片机】点亮LED之经典流水灯

开发环境 开发板&#xff1a;普中51-单核-A2单片机&#xff1a;STC89C52RC&#xff08;双列直插40引脚 DIP40&#xff09;Keil uVision5 v9.61 最新版破解方法自行百度&#xff0c;相关文档和视频资料很多&#xff0c;我自己将这一操作记录下来当做博客发布&#xff0c;CSDN以…

通信工程学习:什么是ICMP因特网控制报文协议

ICMP&#xff1a;因特网控制报文协议 ICMP&#xff08;Internet Control Message Protocol&#xff0c;因特网控制报文协议&#xff09;是TCP/IP协议簇中的一个重要子协议&#xff0c;主要用于在IP主机和路由器之间传递控制消息。以下是关于ICMP协议的详细解释&#xff1a; 一…

用CSS创造三角形案例

6.3.2 用CSS创造三角形 用div来创建&#xff0c;角上是平分的&#xff0c;所以要是内部宽高为0&#xff0c;其他边透明&#xff0c;正好是三角形。 代码 div {border: 12px solid;width: 0;height: 0;border-color: transparent red transparent transparent; } 与伪元素aft…

HUAWEI WATCH GT 系列安装第三方应用

文章目录 适用机型概述官方文档从源码构建 hap 文件和对源码签名下载和安装DevEco Studio下载和安装首次启动推荐&#xff1a;设置IDE推荐的兼容版本环境&#xff08;可选&#xff09;安装并启用中文菜单插件 使用DevEco Studio打开项目并进行构建构建问题解决一、生成密钥和证…

Grafana链接iframe嵌入Web前端一直跳登录页面的问题记录

概述 公司有个项目使用到Grafana作为监控界面,因为项目方的环境极其复杂,仅物理隔离的环境就有三四个,而且每个都得部署项目,今天在某个环境测试,查看界面遇到一个比较奇怪的Grafana问题,后面针对该问题进行跟踪分析并解决,故而博文记录,用于备忘。 问题 登录项目We…

Hive数仓操作(十三)

一、JSON 数据 JSON&#xff08;JavaScript Object Notation&#xff09;是一种轻量级的数据交换格式&#xff0c;在不同的编程语言之间进行数据传输时非常通用和常用。JSON 格式简单直观&#xff0c;易于阅读和编写&#xff0c;并且可以被大多数编程语言轻松解析和生成。 1.…

数据结构与算法——Java实现 27.双端队列

很多人觉得做一件事付出了10分的努力&#xff0c;却只得到5分的汇报。 其实剩下的五分&#xff0c;是在填补你过往的懒惰。 只有将过往的懒惰填满&#xff0c; 努力才会有正向结果 —— 24.10.3 一、概述 双端队列、队列、栈对比&#xff1a; 队列 一端删除&#xff08;头&am…

C++ STL 初探:打开标准模板库的大门

文章目录 C STL 初探&#xff1a;打开标准模板库的大门前言第一章: 什么是STL&#xff1f;1.1 标准模板库简介1.2 STL的历史背景1.3 STL的组成 第二章: STL的版本与演进2.1 不同的STL版本2.2 STL的影响与重要性 第三章: 为什么学习 STL&#xff1f;3.1 从手动编写到标准化解决方…

探索云计算中的 Serverless 架构:未来的计算范式?

目录 引言 一、Serverless架构概览 二、Serverless 架构的优势 三、Serverless架构的挑战 四、Serverless架构的未来展望 五、结论 引言 在当今快速发展的 IT 行业中&#xff0c;云计算无疑占据了举足轻重的地位。随着技术的不断演进&#xff0c;云计算的一个新兴分支——…

Go语言实现长连接并发框架 - 请求分发器

文章目录 前言接口结构体接口实现项目地址最后 前言 你好&#xff0c;我是醉墨居士&#xff0c;我们上篇博客实现了任务管理器的功能&#xff0c;接下来这篇博客我们将要实现请求分发模块的开发 接口 trait/dispatcher.go type Dispatcher interface {Start()Dispatch(conn…

每日一题学习笔记

统计字符串中的单词个数&#xff0c;这里的单词指的是连续的不是空格的字符。 请注意&#xff0c;你可以假定字符串里不包括任何不可打印的字符。 示例: 输入: "Hello, my name is John" 输出: 5 解释: 这里的单词是指连续的不是空格的字符&#xff0c;所以 "…

Golang | Leetcode Golang题解之第454题四数相加II

题目&#xff1a; 题解&#xff1a; func fourSumCount(a, b, c, d []int) (ans int) {countAB : map[int]int{}for _, v : range a {for _, w : range b {countAB[vw]}}for _, v : range c {for _, w : range d {ans countAB[-v-w]}}return }

骨架屏 (懒加载优化)

骨架屏 &#xff08;懒加载优化&#xff09; 即便通过 Webpack 的按需加载、CDN 静态资源缓存 和 代码分割 等技术来减少首屏的代码体积&#xff0c;首屏加载时的白屏时间&#xff08;也称为首屏等待时间&#xff09;仍然可能存在&#xff0c;尤其在网络条件较差或页面内容复杂…

【前端安全】js逆向之微信公众号登录密码

❤️博客主页&#xff1a; iknow181 &#x1f525;系列专栏&#xff1a; 网络安全、 Python、JavaSE、JavaWeb、CCNP &#x1f389;欢迎大家点赞&#x1f44d;收藏⭐评论✍ 随着发展&#xff0c;越来越多的登录页面添加了密码加密的措施&#xff0c;使得暴力破解变得不在简单&a…

el-table添加fixed后错位问题

1 方案1 return {isShow:false, }mounted() {this.isShowtrue},watch: {$route(newRoute) {this.monitoredRoute newRoute; // 将新的路由信息保存到组件的monitoredRoute属性中// 执行其他操作或调用其他方法},//或$route(newRoute) {this.monitoredRoute newRoute; // 将新…

python三局两胜游戏

分为以下步骤实现这个功能 1、猜拳 2、机器产生数值 3、人去猜数字&#xff0c;定义剪刀石头布 4、控制机器产生&#xff0c;123程序运行的时候可能会出现一点玄学问题&#xff0c;就是&#xff0c;提示n1这一行不符合pep8然后报错&#xff0c;不用管&#xff0c;运行就可以&am…

在Linux系统安装Nginx

注意&#xff1a;Nginx端口号是80(云服务器要放行) 我的是基于yum源安装 安装yum源(下面这4步就好了) YUM源 1、将源文件备份 cd /etc/yum.repos.d/ && mkdir backup && mv *repo backup/ 2、下载阿里源文件 curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo ht…

【三步 完全离线搭建 openwebui 】

完全离线linux 版open webui 的搭建 1.在具有网络连接的环境中下载whl 在有网络的环境&#xff0c;使用pip download可以保存所有的依赖包,可以使用-i 指定清华的镜像源加速下载速度。 # 命令&#xff1a; pip download <package_name> --only-binary:all: --wheel --…