差異進(jìn)化算法求解約束優(yōu)化問題與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社區(qū)探測(cè)問題研究.pdf

1、在自然科學(xué)和工程應(yīng)用領(lǐng)域中存在大量約束優(yōu)化問題，這些約束優(yōu)化問題因常常含有多種不同類型的非線性約束條件、多模目標(biāo)函數(shù)以及凹可行域而變得非常復(fù)雜。因此，對(duì)約束優(yōu)化問題的研究具有非常重要的理論和實(shí)際意義。此外，在現(xiàn)實(shí)世界中還存在大量的復(fù)雜系統(tǒng)，這些復(fù)雜系統(tǒng)往往被轉(zhuǎn)化為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理。然而，這些復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)通常含有大量節(jié)點(diǎn)并具有非常復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，往往難以對(duì)其進(jìn)行有效的分析和處理。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)通常具有明顯的社區(qū)結(jié)構(gòu)，對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社區(qū)探測(cè)問題的研究對(duì)于

2、分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和功能具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值，是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。近年來，差異進(jìn)化算法因其優(yōu)秀的搜索性能而受到廣泛關(guān)注并在眾多領(lǐng)域中得到大量應(yīng)用。
　　 本文旨在基于差異進(jìn)化算法對(duì)約束優(yōu)化問題和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社區(qū)探測(cè)問題的求解展開研究，主要工作概括如下:
　　 1.(μ+λ)-CDE算法是最近提出的一個(gè)優(yōu)秀的基于差異進(jìn)化算法的約束優(yōu)化進(jìn)化算法。然而該算法需要在進(jìn)化過程中動(dòng)態(tài)改變等式約束條件的容忍值，并且

3、容忍值的初始值和變化率都依賴于問題。為了克服上述缺陷，本文對(duì)(μ+λ)-CDE算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一個(gè)改進(jìn)的差異進(jìn)化算法——ICDE算法以求解約束優(yōu)化問題。ICDE算法主要由一個(gè)改進(jìn)的差異進(jìn)化算法(IDE)和一個(gè)新穎的基于存檔的自適應(yīng)均衡模型(ArATM)構(gòu)成。其中，IDE使用多個(gè)變異策略和二項(xiàng)式交叉策略產(chǎn)生后代個(gè)體。ArATM根據(jù)種群在進(jìn)化過程中可能出現(xiàn)的三種不同情形(即不可行情形、半可行情形和可行情形)設(shè)計(jì)了三種不同的約束處理機(jī)制

4、。其中，ArATM在處理不可行情形的約束處理機(jī)制中采用了一個(gè)非劣個(gè)體分層選擇機(jī)制和一個(gè)個(gè)體存檔機(jī)制，并在處理半可行情形的約束處理機(jī)制中設(shè)計(jì)了一個(gè)基于組合種群的可行解比例的適應(yīng)性的適應(yīng)度函數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)制?；谠?006年的IEEE進(jìn)化計(jì)算會(huì)議中提出的24個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)，本文對(duì)ICDE算法的性能進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ICDE算法不僅克服了(μ+λ)-CDE算法的上述缺陷，而且具有比其它約束優(yōu)化進(jìn)化算法更加優(yōu)秀的性能。
　　 2.針對(duì)

5、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社區(qū)探測(cè)問題，本文提出了一個(gè)基于差異進(jìn)化算法的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社區(qū)探測(cè)算法——DECD算法。DECD算法使用差異進(jìn)化算法作為搜索算法并采用網(wǎng)絡(luò)模塊化函數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù)來搜索復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的社區(qū)結(jié)構(gòu)。另外，DECD算法設(shè)計(jì)了一個(gè)改進(jìn)的二項(xiàng)式交叉策略以在進(jìn)化過程中有效地傳遞一些與社區(qū)結(jié)構(gòu)相關(guān)的重要信息。此外，DECD算法還采用了一個(gè)偏好操作和一個(gè)糾錯(cuò)操作以改善探測(cè)到的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)劃分的質(zhì)量。與傳統(tǒng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社區(qū)探測(cè)算法相比，DECD算法在對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)