研究与探讨

信息技术与信息化

一种改进的人工鱼群算法

王宗利* 刘希玉 王文平

WANGZong-li LIUXi-yu WANGWen-pingdo:i10.3969/.jissn.1672-9528.2010.03.13

摘 要 本文介绍了基本人工鱼群算法,并在步长及觅食行为这两方面对基本人工鱼群算法做出了改进,提出一种

改进的人工鱼群算法(IAFSA)。实验结果证明,改进的人工鱼群算法具有较好的收敛性。

关键词 人工鱼群算法 移动步长

Abstract Thebasicartificialfish-swarmalgorithmwasdedescribedindetai.lAnimprovedartificialfish-swarmalgorithm(IAFSA)wasproposed,whichimprovedtheparameters"step"andthebehavioroffish-fish_prey.Theimprovedartificialfish-swarmalgorithmhasbetterconvergencewhichshowedintheexperimentalresults.

Keywords ArtificialFish-SwarmAlgorithm Step

1 人工鱼群算法的基本概念1.1 人工鱼

用面向对象的思想分析,人工鱼就是一个封装

了自身数据信息和一系列行为的实体。虚拟人工鱼实体的当前状态为X,Visual为其视野范围,状态Xv为其在某时刻视点所在的位置,Step为其可移动的最大步长,D为拥挤度因子。如果该位置优于当前状态,则考虑向该位置方向前进一步,即到达状态Xnest;如果状态Xv不比当前状态更优,则继续巡视视野内的其他位置。巡视次数越多,则对视野内的状态了解越全面,从而对周围的环境有一个全方面立体的认知,这有助于做出相应的判断和决策

[1]

人工鱼群算法中,考虑到鱼类与我们的关系密切,利用仿生方法,抽象模拟鱼类的行为。觅食行为:是鱼群趋向食物的活动,是生物的本能活动,是鱼通过视觉或味觉来感知水中的食物量或浓度来选择趋向,一般没有食物时,鱼群自由游动,当鱼群感知到食物增多时,就朝食物方向游动。

聚群行为:这是鱼类较常见的一种现象,大量或少量的鱼都能聚集成群,这是它们在进化过程中形成的一种生存方式,可以进行集体觅食和躲避敌害。

鱼群在聚群的同时,能够尽量避免与同伴过度拥挤(拥挤因子的作用);也能够尽量朝着伙伴中心的方向靠拢,与其他鱼的游向尽量一致。

追尾行为:当某一条鱼或几条鱼发现食物时,它们附近的鱼会尾随其后快速游过来,进而导致更远处的鱼也尾随过来。

随机行为:鱼在水中自由游动,基本上是随机的,因此叫随机行为。在随机游动的过程中可以更好地发现食物和伙伴。它是觅食行为的一种缺省行为。

2 基本人工鱼群算法

[1]

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图1 人工鱼的视野和移动步长

xn),从状态X到状态Xv的过程为:

v

[1]v

v

状态X=(x1,x2,,,xn),Xv=(x1,x2,,,xi=xi+Visual@Rand(),i=n@Rand()Xv-X

@Step@Rand()

v-X+

1.2 鱼群行为

Xnext=

*山东师范大学管理与经济学院 山东济南 250014

v

2.1 算法描述

人工鱼群算法模拟了鱼群的觅食行为、聚群行

为、追尾行为及随机行为。该算法首先具备人工鱼个体的特性,同时由于鱼群的聚群、追尾等行为,使该算法具有良好的全局搜索性能。设dij=+Xi-Xj+表示两人工鱼之间的距离,8={Xj|+Xi-Xj+<Visual}为当前人工鱼的可感知域2.1.1 觅食行为

[1]

(1)(2)

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462010年第3期