本書是一本全面、系統(tǒng)地介紹煙花算法主要研究和典型應(yīng)用的學(xué)術(shù)專著,從基礎(chǔ)、理論、進(jìn)展及應(yīng)用4個(gè)方面詳細(xì)地介紹了煙花算法的研究?jī)?nèi)容,清晰地展示了煙花算法的研究全貌。書中不僅介紹了許多煙花算法理論研究成果,還提供了大量重要煙花算法改進(jìn)算法的流程圖和煙花算法的統(tǒng)一代碼框架,同時(shí)展示了豐富的成功應(yīng)用實(shí)例。
本書可作為智能科學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)據(jù)科學(xué)等相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教材或參考書,也可作為信息、控制、通信、管理、工程技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和工程師的參考書。
煙花算法發(fā)明人原創(chuàng)新作,匯集近8年新進(jìn)展;
整合煙花算法重要的一系列研究成果,深入講解其中思想、方法、重難點(diǎn);
作者團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期組織群體智能領(lǐng)域國際會(huì)議ICSI,掌握并分享全球前沿進(jìn)展;
提供煙花算法高效、靈活、便捷的代碼實(shí)現(xiàn),能夠幫助讀者快速應(yīng)用。
譚營(yíng)
四川營(yíng)山人,工學(xué)博士,煙花算法發(fā)明人,國際人工智能科學(xué)家,F(xiàn)為北京大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,主要從事智能科學(xué)、計(jì)算智能與群體智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)挖掘與分析以及相關(guān)應(yīng)用的研究工作。2005年曾入選中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”,主持國家自然科學(xué)基金、“863”計(jì)劃、“973”計(jì)劃等科學(xué)研究項(xiàng)目40余項(xiàng)。出版Fireworks Algorithm、《煙花算法引論》《人工智能知識(shí)講座》《人工智能之路》等學(xué)術(shù)專著及科普作品10余部,發(fā)表學(xué)術(shù)研究論文450余篇。曾獲得國家自然科學(xué)獎(jiǎng)、高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)、北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。獲得國際與國家發(fā)明專利授權(quán)15項(xiàng)。擔(dān)任十余種國際期刊的主編、副主編和編委,創(chuàng)立并擔(dān)任群體智能國際會(huì)議(ICSI)大會(huì)主席,擔(dān)任金磚國家計(jì)算智能大會(huì)聯(lián)合主席和國際群體與演化智能學(xué)會(huì)主席。
第 一部分煙花算法基礎(chǔ)
第 1 章煙花算法原理 3
1.1 算法思想 3
1.2 基本算子 5
1.3 基本算子性能分析 9
1.4 煙花算法整體性能分析 11
1.5 小結(jié) 13
第 2 章增強(qiáng)煙花算法 14
2.1 基本煙花算法的工作機(jī)制 14
2.2 增強(qiáng)煙花算法的工作機(jī)制 15
2.3 實(shí)驗(yàn)與分析 19
2.4 討論與結(jié)論 22
2.5 小結(jié) 23
第3 章動(dòng)態(tài)搜索煙花算法 24
3.1 動(dòng)態(tài)搜索煙花算法簡(jiǎn)介 26
3.2 核心煙花的動(dòng)態(tài)爆炸半徑檢測(cè)策略 27
3.3 非核心煙花爆炸半徑檢測(cè)策略 29
3.4 消除高斯變異算子 29
3.5 動(dòng)態(tài)搜索煙花算法框架 30
3.6 實(shí)驗(yàn)與分析 30
3.7 小結(jié) 34
第4 章煙花算法代碼框架 35
4.1 快速使用 35
4.2 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)集 37
4.3 評(píng)估器框架 39
4.4 算法設(shè)計(jì) 40
4.5 算法測(cè)試與對(duì)比 42
4.6 小結(jié) 42
第5 章隨機(jī)模型與收斂性分析 43
5.1 隨機(jī)模型 43
5.2 全局收斂性 44
5.3 小結(jié) 53
第二部分煙花算法理論
第6 章信息利用率理論 57
6.1 信息利用率 57
6.2 信息利用率計(jì)算 61
6.3 信息利用率與性能 65
6.4 同一個(gè)家族的算法 67
6.5 不同家族的算法 68
6.6 小結(jié) 70
第7 章時(shí)間復(fù)雜度的基本理論及分析 71
7.1 時(shí)間復(fù)雜度的基本理論 71
7.2 時(shí)間復(fù)雜度分析 74
7.3 小結(jié) 76
第8 章映射規(guī)則分析 77
8.1 映射規(guī)則 77
8.2 實(shí)驗(yàn)與分析 79
8.3 小結(jié) 86
第三部分煙花算法進(jìn)展
第9 章進(jìn)展綜述 89
9.1 煙花算法的發(fā)展 89
9.2 算子的改進(jìn) 89
9.3 結(jié)合的方法 92
9.4 協(xié)同的煙花算法 93
9.5 小結(jié) 93
第 10 章煙花算法協(xié)同框架 94
10.1 傳統(tǒng)煙花算法框架下的合作策略分析 94
10.2 煙花算法協(xié)同框架 96
10.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 98
10.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 99
10.5 小結(jié) 103
第 11 章引導(dǎo)式煙花算法 104
11.1 算法簡(jiǎn)介 104
11.2 單目標(biāo)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)與分析 114
11.3 大規(guī)模優(yōu)化問題實(shí)驗(yàn)與分析 117
11.4 小結(jié) 119
第 12 章敗者淘汰錦標(biāo)賽煙花算法 120
12.1 算法的基本機(jī)制 120
12.2 算法的淘汰機(jī)制 123
12.3 實(shí)驗(yàn)與分析 127
12.4 小結(jié) 131
第 13 章多尺度協(xié)同煙花算法 135
13.1 算法細(xì)節(jié) 135
13.2 實(shí)驗(yàn)與分析 138
13.3 小結(jié) 140
第 14 章基于搜索空間劃分的煙花算法 143
14.1 算法實(shí)現(xiàn) 144
14.2 實(shí)驗(yàn)與分析 153
14.3 小結(jié) 157
第 15 章層次協(xié)同的煙花算法 160
15.1 算法實(shí)現(xiàn) 160
15.2 實(shí)驗(yàn)與分析 168
15.3 小結(jié) 169
第 16 章連續(xù)爆炸的煙花算法 172
16.1 多層爆炸煙花算法 172
16.2 指數(shù)衰減爆炸煙花算法 176
16.3 小結(jié) 180
第 17 章混合煙花算法 181
17.1 基于差分進(jìn)化變異的煙花算法 181
17.2 基于生物地理學(xué)優(yōu)化的敗者淘汰錦標(biāo)賽煙花算法 188
17.3 小結(jié) 192
第 18 章其他改進(jìn)煙花算法 193
18.1 精英引導(dǎo)的煙花算法 193
18.2 基于動(dòng)態(tài)群體規(guī)模的煙花算法 197
18.3 小結(jié) 199
第四部分煙花算法應(yīng)用
第 19 章煙花算法應(yīng)用研究綜述 203
19.1 煙花算法在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中的應(yīng)用 203
19.2 煙花算法在調(diào)度與規(guī)劃問題中的應(yīng)用 204
19.3 煙花算法在設(shè)計(jì)與控制問題中的應(yīng)用 205
19.4 煙花算法在圖像處理問題中的應(yīng)用 206
19.5 小結(jié) 206
第 20 章煙花算法在旅行商問題中的應(yīng)用 207
20.1 旅行商問題 207
20.2 用TSP-LoTFWA 求解旅行商問題 208
20.3 實(shí)驗(yàn)與分析 219
20.4 算法討論 222
20.5 小結(jié) 222
第 21 章煙花算法在多目標(biāo)優(yōu)化問題中的應(yīng)用 223
21.1 多目標(biāo)優(yōu)化問題 223
21.2 多目標(biāo)煙花算法 224
21.3 油料作物施肥問題 240
21.4 實(shí)驗(yàn)與分析 242
21.5 小結(jié) 249
第 22 章煙花算法在監(jiān)督學(xué)習(xí)中的應(yīng)用 250
22.1 監(jiān)督學(xué)習(xí)簡(jiǎn)介 250
22.2 煙花算法優(yōu)化支持向量機(jī) 250
22.3 煙花算法優(yōu)化人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 254
22.4 小結(jié) 256
第 23 章煙花算法在無監(jiān)督學(xué)習(xí)中的應(yīng)用 257
23.1 無監(jiān)督學(xué)習(xí)簡(jiǎn)介 257
23.2 無監(jiān)督學(xué)習(xí)優(yōu)化問題的定義 258
23.3 煙花算法聚類 259
23.4 煙花算法社區(qū)發(fā)現(xiàn) 262
23.5 小結(jié) 266
第 24 章煙花算法在電磁干擾系統(tǒng)中的應(yīng)用 267
24.1 電磁干擾系統(tǒng)簡(jiǎn)介 267
24.2 模型構(gòu)建 267
24.3 實(shí)驗(yàn)與分析 273
24.4 小結(jié) 278
第 25 章煙花算法在微電網(wǎng)優(yōu)化中的應(yīng)用 280
25.1 微電網(wǎng)優(yōu)化簡(jiǎn)介 280
25.2 微電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 280
25.3 小結(jié) 290
參考文獻(xiàn) 291
術(shù)語表 303
符號(hào)表 306