目 录
Contents
第 1 章 粒子群优化算法原理及其 MATLAB 实现............................................................ 1
1.1 粒子群优化算法的基本原理 ........................................................................................ 1
1.1.1 初始化阶段 ........................................................................................................ 1
1.1.2 位置和速度的更新 ............................................................................................ 1
1.2 算法流程图 .................................................................................................................... 2
1.3 粒子群优化算法的 MATLAB 实现 .............................................................................. 3
1.4 粒子群优化算法的应用案例 ........................................................................................ 5
1.4.1 求解单峰函数极值问题 .................................................................................... 5
1.4.2 求解多峰函数极值问题 .................................................................................... 7
1.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ................................................................................... 9
参考文献 ............................................................................................................................... 12
第 2 章 哈里斯鹰优化算法原理及其 MATLAB 实现 ...................................................... 14
2.1 哈里斯鹰优化算法的基本原理 .................................................................................. 14
2.1.1 探索阶段 .......................................................................................................... 14
2.1.2 探索到开发的转换 .......................................................................................... 15
2.1.3 开发阶段 .......................................................................................................... 15
2.2 算法流程图 .................................................................................................................. 16
2.3 哈里斯鹰优化算法的 MATLAB 实现 ........................................................................ 17
2.4 哈里斯鹰优化算法的应用案例 .................................................................................. 20
2.4.1 求解单峰函数极值问题 .................................................................................. 20
2.4.2 求解多峰函数极值问题 .................................................................................. 23
2.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ................................................................................. 25
参考文献 ............................................................................................................................... 28
第 3 章 沙丘猫群优化算法原理及其 MATLAB 实现 ...................................................... 30
3.1 沙丘猫群优化算法的基本原理 .................................................................................. 30
3.1.1 初始化阶段 ...................................................................................................... 30
3.1.2 搜索猎物（探索阶段） .................................................................................. 30
3.1.3 攻击猎物（开发阶段） .................................................................................. 31
3.1.4 探索和开发 ...................................................................................................... 31
·IV·
智能优化算法及 MATLAB 实现
3.2 算法流程图 .................................................................................................................. 32
3.3 沙丘猫群优化算法的 MATLAB 实现 ........................................................................ 33
3.4 沙丘猫群优化算法的应用案例 .................................................................................. 35
3.4.1 求解单峰函数极值问题 .................................................................................. 35
3.4.2 求解多峰函数极值问题 .................................................................................. 37
3.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ................................................................................. 39
参考文献 ............................................................................................................................... 42
第 4 章 鲸鱼优化算法原理及其 MATLAB 实现 ............................................................. 44
4.1 鲸鱼优化算法的基本原理 .......................................................................................... 44
4.1.1 包围猎物 .......................................................................................................... 44
4.1.2 气泡网攻击（开发阶段） .............................................................................. 45
4.1.3 搜索猎物（探索阶段） .................................................................................. 45
4.2 算法流程图 .................................................................................................................. 45
4.3 鲸鱼优化算法的 MATLAB 实现 ................................................................................ 46
4.4 鲸鱼优化算法的应用案例 .......................................................................................... 48
4.4.1 求解单峰函数极值问题 .................................................................................. 48
4.4.2 求解多峰函数极值问题 .................................................................................. 51
4.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ................................................................................. 53
参考文献 ............................................................................................................................... 56
第 5 章 大猩猩部队优化算法原理及其 MATLAB 实现 .................................................. 57
5.1 大猩猩部队优化算法的基本原理 .............................................................................. 57
5.1.1 初始化阶段 ...................................................................................................... 57
5.1.2 探索阶段 .......................................................................................................... 57
5.1.3 开发阶段 .......................................................................................................... 58
5.2 算法流程图 .................................................................................................................. 59
5.3 大猩猩部队优化算法的 MATLAB 实现 .................................................................... 60
5.4 大猩猩部队优化算法的应用案例 .............................................................................. 63
5.4.1 求解单峰函数极值问题 .................................................................................. 63
5.4.2 求解多峰函数极值问题 .................................................................................. 65
5.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ................................................................................. 67
参考文献 ............................................................................................................................... 70
第 6 章 教与学优化算法原理及其 MATLAB 实现.......................................................... 72
6.1 教与学优化算法的基本原理 ...................................................................................... 72
6.1.1 初始化阶段 ...................................................................................................... 72
6.1.2 教师阶段 .......................................................................................................... 72
6.1.3 学习阶段 .......................................................................................................... 72
6.2 算法流程图 .................................................................................................................. 73
·V·
目 录
6.3 教与学优化算法的 MATLAB 实现 ............................................................................ 74
6.4 教与学优化算法的应用案例 ...................................................................................... 76
6.4.1 求解单峰函数极值问题 .................................................................................. 76
6.4.2 求解多峰函数极值问题 .................................................................................. 79
6.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ................................................................................. 81
参考文献 ............................................................................................................................... 84
第 7 章 ?鱼优化算法原理及其 MATLAB 实现 ............................................................. 85
7.1 䲟鱼优化算法的基本原理 .......................................................................................... 85
7.1.1 探索阶段 .......................................................................................................... 85
7.1.2 开发阶段 .......................................................................................................... 85
7.2 算法流程图 .................................................................................................................. 86
7.3 䲟鱼优化算法的 MATLAB 实现 ................................................................................ 87
7.4 䲟鱼优化算法的应用案例 .......................................................................................... 89
7.4.1 求解单峰函数极值问题 .................................................................................. 89
7.4.2 求解多峰函数极值问题 .................................................................................. 92
7.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ................................................................................. 94
参考文献 ............................................................................................................................... 97
第 8 章 灰狼优化算法原理及其 MATLAB 实现 ............................................................. 98
8.1 灰狼优化算法的基本原理 .......................................................................................... 98
8.1.1 社会等级制度 .................................................................................................. 98
8.1.2 包围猎物 .......................................................................................................... 98
8.1.3 狩猎攻击 .......................................................................................................... 99
8.2 算法流程图 .................................................................................................................. 99
8.3 灰狼优化算法的 MATLAB 实现 .............................................................................. 100
8.4 灰狼优化算法的应用案例 ........................................................................................ 102
8.4.1 求解单峰函数极值问题 ................................................................................ 102
8.4.2 求解多峰函数极值问题 ................................................................................ 105
8.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ............................................................................... 107
参考文献 ............................................................................................................................. 110
第 9 章 堆优化算法原理及其 MATLAB 实现 ................................................................ 111
9.1 堆优化算法的基本原理 ............................................................................................ 111
9.1.1 公司等级制度 ................................................................................................ 111
9.1.2 下属与直接领导交互的数学模型 ................................................................ 111
9.1.3 同事之间互动的数学模型 ............................................................................ 112
9.1.4 员工自我贡献的数学模型 ............................................................................ 112
9.1.5 联合公式 ........................................................................................................ 112
9.2 算法流程图 ................................................................................................................ 113
·VI·
智能优化算法及 MATLAB 实现
9.3 堆优化算法的 MATLAB 实现 .................................................................................. 114
9.4 堆优化算法的应用案例 ............................................................................................ 118
9.4.1 求解单峰函数极值问题 ................................................................................ 118
9.4.2 求解多峰函数极值问题 ................................................................................ 120
9.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ............................................................................... 122
参考文献 ............................................................................................................................. 125
第 10 章 黏菌算法原理及其 MATLAB 实现 ................................................................ 127
10.1 黏菌算法的基本原理 .............................................................................................. 127
10.1.1 接近食物阶段 .............................................................................................. 127
10.1.2 包围食物阶段 .............................................................................................. 128
10.1.3 抓取食物阶段 .............................................................................................. 128
10.2 算法流程图 .............................................................................................................. 128
10.3 黏菌算法的 MATLAB 实现 .................................................................................... 129
10.4 黏菌算法的应用案例 .............................................................................................. 131
10.4.1 求解单峰函数极值问题 .............................................................................. 131
10.4.2 求解多峰函数极值问题 .............................................................................. 134
10.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ............................................................................. 136
参考文献 ............................................................................................................................. 139
第 11 章 算术优化算法原理及其 MATLAB 实现 ......................................................... 140
11.1 算术优化算法的基本原理 ...................................................................................... 140
11.1.1 初始化阶段 .................................................................................................. 140
11.1.2 探索阶段 ...................................................................................................... 140
11.1.3 开发阶段 ...................................................................................................... 141
11.2 算法流程图 .............................................................................................................. 141
11.3 算术优化算法的 MATLAB 实现 ............................................................................ 142
11.4 算术优化算法的应用案例 ...................................................................................... 144
11.4.1 求解单峰函数极值问题 .............................................................................. 144
11.4.2 求解多峰函数极值问题 .............................................................................. 147
11.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ............................................................................. 149
参考文献 ............................................................................................................................. 152
第 12 章 飞蛾扑火优化算法原理及其 MATLAB 实现 .................................................. 153
12.1 飞蛾扑火优化算法的基本原理 .............................................................................. 153
12.1.1 初始化阶段 .................................................................................................. 153
12.1.2 位置更新阶段 .............................................................................................. 154
12.2 算法流程图 .............................................................................................................. 154
12.3 飞蛾扑火优化算法的 MATLAB 实现 .................................................................... 155
12.4 飞蛾扑火优化算法的应用案例 .............................................................................. 158
·VII·
目 录
12.4.1 求解单峰函数极值问题 .............................................................................. 158
12.4.2 求解多峰函数极值问题 .............................................................................. 160
12.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ............................................................................. 162
参考文献 ............................................................................................................................. 165
第 13 章 小龙虾优化算法原理及其 MATLAB 实现 ...................................................... 166
13.1 小龙虾优化算法的基本原理 .................................................................................. 166
13.1.1 初始化阶段 .................................................................................................. 166
13.1.2 定义温度和小龙虾的摄食量 ...................................................................... 167
13.1.3 避暑阶段（探索阶段） .............................................................................. 167
13.1.4 竞争阶段（开发阶段） .............................................................................. 168
13.1.5 觅食阶段（开发阶段） .............................................................................. 168
13.2 算法流程图 .............................................................................................................. 169
13.3 小龙虾优化算法的 MATLAB 实现 ........................................................................ 170
13.4 小龙虾优化算法的应用案例 .................................................................................. 173
13.4.1 求解单峰函数极值问题 .............................................................................. 173
13.4.2 求解多峰函数极值问题 .............................................................................. 175
13.4.3 拉力/压力弹簧设计问题 ............................................................................. 177
参考文献 ............................................................................................................................. 180
第 14 章 标准测试函数 .............................................................................................. 181
14.1 23 个标准测试函数 ................................................................................................. 181
14.1.1 23 个标准测试函数的图像及代码 ............................................................. 184
14.1.2 23 个标准测试函数的收敛曲线 ................................................................. 211
14.2 CEC 2014 测试集 .................................................................................................... 215
14.2.1 CEC 2014 测试集的一些定义 .................................................................... 221
14.2.2 CEC 2014 测试集的图像及代码 ................................................................ 228
14.2.3 CEC 2014 测试集的收敛曲线 .................................................................... 265
14.3 CEC 2017 测试集 .................................................................................................... 269
14.3.1 CEC 2017 测试集的一些定义 .................................................................... 276
14.3.2 CEC 2017 测试集的图像及代码 ................................................................ 284
14.3.3 CEC 2017 测试集的收敛曲线 .................................................................... 320
14.4 CEC 2020 测试集 .................................................................................................... 325
14.4.1 CEC 2020 测试集的一些定义 .................................................................... 329
14.4.2 CEC 2020 测试集的图像及代码 ................................................................ 335
14.4.3 CEC 2020 测试集的收敛曲线 .................................................................... 348
第 15 章 工程设计问题 .............................................................................................. 351
15.1 焊接梁设计问题 ...................................................................................................... 351
15.2 多片式离合器制动器设计问题 .............................................................................. 353
·VIII·
智能优化算法及 MATLAB 实现
15.3 减速器设计问题 ...................................................................................................... 356
15.4 汽车防碰撞设计问题 .............................................................................................. 359
15.5 三杆桁架设计问题 .................................................................................................. 361
15.6 压力容器设计问题 .................................................................................................. 363
第 16 章 统计校验指标及代码 .................................................................................... 366
16.1 统计数据分析 .......................................................................................................... 366
16.2 探索与开发 .............................................................................................................. 367
16.3 箱形图 ...................................................................................................................... 371
16.4 Wilcoxon 秩和检验 ................................................................................................. 372
16.5 Friedman 检测 .......................................................................................................... 373
