采用DBSCAN聚類的自適應(yīng)步長細(xì)菌覓食算法.pdf

1、細(xì)菌覓食算法(bacterial foraging algorithm，BFA)作為一種新興的群智能優(yōu)化算法，由于它的穩(wěn)定性以及良好的全局搜索能力，一經(jīng)提出便得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的細(xì)菌覓食算法在處理高維函數(shù)時(shí)收斂速度較慢，并且單一的步長造成了收斂精度與收斂速度之間的矛盾。針對此問題提出了自適應(yīng)細(xì)菌覓食算法(adaptivebacterial foraging algorithm，ABFA)，該算法開始階段細(xì)菌使用大步長快速收斂，而

2、隨著算法的進(jìn)行細(xì)菌代價(jià)函數(shù)值減小，細(xì)菌步長依據(jù)線性步長自適應(yīng)調(diào)整函數(shù)使步長伴隨代價(jià)函數(shù)值的縮小而逐漸縮小。ABFA一定程度上解決了經(jīng)典細(xì)菌覓食算法的步長選擇問題，緩解了收斂精度與收斂速度之間的矛盾，加快了算法的收斂速度。但是當(dāng)細(xì)菌游動(dòng)至營養(yǎng)濃度較高區(qū)域時(shí)，單一的趨化步長調(diào)整函數(shù)易使步長快速進(jìn)入極小，造成算法早熟。本文提出了一種采用DBSCAN聚類的細(xì)菌自適應(yīng)步長覓食算法(DBSCAN-based adaptive bacterial f

3、oraging algorithm，DBSCAN-ABFA)來解決步長快速進(jìn)入極小算法早熟的問題，具體工作如下:
　　(1)細(xì)菌覓食算法不同于其他群智能優(yōu)化算法，細(xì)菌種群中所有細(xì)菌總是穩(wěn)定的向著營養(yǎng)濃度更高的區(qū)域游動(dòng)，種群的覓食過程也是種群的匯聚過程。這啟發(fā)我們引入密度聚類的思想，在細(xì)菌種群的覓食過程中對細(xì)菌匯聚程度較高的富營養(yǎng)區(qū)域的細(xì)菌進(jìn)行標(biāo)記，通過改變被標(biāo)記細(xì)菌的自適應(yīng)步長調(diào)整函數(shù)，降低其趨化步長的縮小速率，使細(xì)菌步長不會進(jìn)入

4、極小，保證了細(xì)菌的行動(dòng)力，避免算法早熟。
　　(2)在細(xì)菌覓食算法的每一次迭代中引入DBSCAN算法對種群進(jìn)行聚類操作，會大大提升算法的時(shí)間成本。因此本文對DBSCAN算法進(jìn)行了一些改進(jìn)，隨著細(xì)菌覓食算法的進(jìn)行，細(xì)菌種群中大多數(shù)細(xì)菌會在最優(yōu)解附近聚為一類，此類中的細(xì)菌的代價(jià)函數(shù)值也最接近，可以依據(jù)當(dāng)前細(xì)菌的代價(jià)函數(shù)值找出空間距離最接近的細(xì)菌進(jìn)行距離運(yùn)算，而不需要遍歷整個(gè)種群，改進(jìn)算法減小了聚類算法中空間距離的運(yùn)算次數(shù)，降低了標(biāo)記核