差分进化算法PDF电子书下载

第1章 差分进化的研究动机 1

1.1参数优化引论 1

1.1.1引言 1

1.1.2单点求导型优化 4

1.1.3单点非求导型的优化及步长问题 8

1.2局部优化与全局优化对比 11

1.2.1模拟退火 12

1.2.2多点求导型方法 13

1.2.3多点非求导型方法 14

1.2.4差分进化的第一印象 21

参考文献 25

第2章 差分进化算法 28

2.1引言 28

2.1.1种群结构 28

2.1.2初始化 28

2.1.3变异 29

2.1.4交叉 29

2.1.5选择 30

2.1.6初识差分进化算法 31

2.1.7可视化DE 32

2.1.8注释 36

2.2参数表示 36

2.2.1二进制比特串 36

2.2.2浮点数 37

2.2.3浮点约束 39

2.3初始化 39

2.3.1初始化边界 40

2.3.2初始化分布 42

2.4基向量选择 46

2.4.1选择基向量索引（r0） 46

2.4.2一对一基向量选择 47

2.4.3几种随机基索引选择方法的比较 48

2.4.4退化向量组合 49

2.4.5索引值互异 51

2.4.6测试退化组合的影响：球面函数 52

2.4.7偏基向量选择方案 54

2.5差分变异 54

2.5.1变异缩放因子 55

2.5.2随机化缩放因子 58

2.6重组 66

2.6.1交叉 66

2.6.2 Cr在优化中的作用 70

2.6.3算术重组 75

2.6.4相图 79

2.6.5异或算法 83

2.7选择 84

2.7.1生存准则 85

2.7.2锦标赛选择 86

2.7.3一对一生存（者）准则 87

2.7.4局部选择和全局选择的比较 88

2.7.5置换选择的不变性 89

2.7.6依赖交叉的选择压力 89

2.7.7并行性能 90

2.7.8延伸 90

2.8终止条件 91

2.8.1达到目标 91

2.8.2限制代数 91

2.8.3统计种群 92

2.8.4限制时间 92

2.8.5人工监测 92

2.8.6特定应用 92

参考文献 92

第3章 差分进化的标准测试 97

3.1关于测试 97

3.2性能评估 98

3.3几种DE的比较 100

3.3.1算法 100

3.3.2测试集 102

3.3.3相图 103

3.3.4小结 110

3.4 DE与其他优化算法的比较 113

3.4.1可比的性能：针对30维函数 113

3.4.2比较研究：非约束优化 120

3.4.3其他问题域上的性能比较 123

3.4.4基于应用的性能比较 126

3.5总结 131

参考文献 131

第4章 问题领域 138

4.1引言 138

4.2函数及参数量化 138

4.2.1均匀量化 138

4.2.2非均匀量化 139

4.2.3目标函数量化 140

4.2.4参数量化 142

4.2.5混合变量 145

4.3约束优化 145

4.3.1边界约束 146

4.3.2不等式约束 148

4.3.3等式约束 156

4.4组合问题 162

4.4.1旅行商问题 164

4.4.2置换矩阵方法 164

4.4.3相对位置索引 165

4.4.4 Onwubolu方法 166

4.4.5邻接矩阵方法 167

4.4.6总结 169

4.5设计中心问题 171

4.5.1发散、自导向性和池化 171

4.5.2设计中心的计算 173

4.6多目标优化 174

4.6.1目标函数加权和 175

4.6.2 Pareto优化 175

4.6.3 Pareto前沿的两个例子 176

4.6.4优化多目标的适应性DE 178

4.7动态目标函数 182

4.7.1稳定优化 183

4.7.2不稳定优化 185

参考文献 186

第5章 架构和计算环境 191

5.1基于多处理器的差分进化算法 191

5.1.1背景 191

5.1.2相关工作 191

5.1.3标准模型的缺点 194

5.1.4改进的标准模型 194

5.1.5主处理器 195

5.2基于资源有限设备的差分进化算法 198

5.2.1随机数 198

5.2.2排列数生成器 200

5.2.3高效的排序 202

5.2.4内存节省型的差分进化算法 202

参考文献 204

第6章 计算机编码 206

6.1差分进化的MATLAB实现——DeMat 206

6.1.1 DeMat的总体结构 206

6.1.2命名和代码约定 207

6.1.3数据流程图 207

6.1.4怎样使用图形 210

6.2 DeWin—— Windows下使用C语言的DE 212

6.2.1 DeWin总体的结构 212

6.2.2命名和代码规范 215

6.2.3数据流程图 216

6.2.4怎样使用图形 217

6.2.5 graphics.h的功能 219

6.3随书光盘上的软件 220

参考文献 221

第7章 应用 222

7.1遗传算法和相关技术优化Si- H簇：差分进化的优点分析 223

7.1.1引言 223

7.1.2系统模型 224

7.1.3计算细节 225

7.1.4结果和讨论 226

7.1.5总结 231

参考文献 231

7.2差分进化在非成像光学设计中的应用 232

7.2.1引言 233

7.2.2目标函数 233

7.2.3逆向工程方法检验 235

7.2.4更难的问题：扩展源 237

7.2.5总结 238

参考文献 239

7.3工业压缩机供应系统的优化 239

7.3.1引言 239

7.3.2测试问题的背景信息 240

7.3.3系统优化 240

7.3.4需求概况 241

7.3.5改进的差分进化及扩展DE的通性 241

7.3.6数据库中的组件选择 242

7.3.7交叉方法 242

7.3.8测试步骤 245

7.3.9获取100％的确定结果 246

7.3.10结果 246

7.3.11总结 247

参考文献 247

7.4基于差分进化算法的多传感器融合的极小化表示 248

7.4.1引言 248

7.4.2多传感器融合的极小化表示 250

7.4.3用差分进化解决多传感器融合 253

7.4.4实验结果 255

7.4.5对比二进制遗传算法 260

7.4.6总结 262

参考文献 263

7.5测定地震震源：差分进化算法的一个挑战 265

7.5.1引言 265

7.5.2方向性问题解决方案的简要说明 267

7.5.3人造定位测试 268

7.5.4收敛属性 269

7.5.5总结 271

参考文献 272

7.6并行差分进化在3-D医学图像配准上的应用 274

7.6.1引言 274

7.6.2使用相似性度量的医学图像配准 275

7.6.3用差分进化进行优化 277

7.6.4并行差分进化 280

7.6.5实验结果 281

7.6.6总结 283

致谢 285

参考文献 285

7.7差分进化算法中高效擦除（Erasure）编码的设计 287

7.7.1引言 288

7.7.2二分图的编码 289

7.7.3编码设计 290

7.7.4差分进化 293

7.7.5结果 295

致谢 297

参考文献 297

7.8 FIWIZ：一种基于差分进化的通用数字滤波器设计程序 298

7.8.1引言 298

7.8.2非常规设计任务 300

7.8.3方法 302

7.8.4例子 309

7.8.5总结 309

参考文献 309

7.9使用差分进化和有限元法求主动磁轴承的径向优化 309

7.9.1引言 310

7.9.2主动磁轴承的径向 310

7.9.3基于二维有限元的磁场分布和磁力计算 314

7.9.4基于差分进化及有限元的径向磁轴承优化设计 314

7.9.5总结 318

致谢 318

参考文献 319

7.10差分进化在X射线反射分析中的应用 319

7.10.1引言 319

7.10.2数据拟合步骤 321

7.10.3模型与仿真 324

7.10.4实例 325

7.10.5总结 329

参考文献 329

7.11反演分形问题 330

7.11.1总体介绍 330

7.11.2总结 342

参考文献 344

7.12差分进化在射频驱动等离子体主动补偿中的应用 345

7.12.1引言 345

7.12.2射频驱动等离子体 346

7.12.3朗缪尔探针 346

7.12.4主动补偿的射频驱动等离子体 347

7.12.5自动化控制系统的结构与适应度函数 347

7.12.6实验准备 349

7.12.7参数和实验设计 349

7.12.8实验结果 350

7.12.9总结 351

参考文献 352

附录 354

A.1无约束单峰测试函数 354

A.1.1球面函数 354

A.1.2超椭球面函数 355

A.1.3广义的Rosenbrock函数 355

A.1.4 Schwefel山脉函数 356

A.1.5 3号Neumaier函数 357

A.2无约束多峰测试函数 357

A.2.1 Ackley函数 358

A.2.2 Griewangk函数 359

A.2.3 Rastrigin函数 359

A.2.4 Salomon函数 360

A.2.5 W hitley函数 360

A.2.6 Storn的切比雪夫问题 361

A.2.7 Lennard-Jones函数 362

A.2.8 Hilbert矩阵 363

A.2.9修改的Langerman函数 364

A.2.10 Shekel’ s Foxholes函数 366

A.2.11奇异方形函数 366

A.2.12 Katsuura函数 367

A.3边界约束测试函数 367

A.3.1 Schwefel函数 367

A.3.2强性的Michalewicz函数 367

A.3.3 Rana函数 369

参考文献 369