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差分进化算法(DE)作为一种高效的全局优化方法,广泛应用于工程优化、机器学习等领域。然而传统DE算法存在三个典型问题:在迭代后期收敛速度显著下降、最终解的精度不足,以及容易陷入局部最优解而无法跳出。
针对这些问题,双种群自适应进化机制被引入改进DE算法。该机制的核心在于同时维护两个具有不同特性的种群:
探索种群:采用较大的变异因子和交叉概率,增强全局搜索能力,避免算法过早收敛到次优解; 开发种群:使用动态调整的小尺度变异策略,在优质解邻域内精细搜索,提高收敛精度。
两个种群通过周期性信息交互实现协同进化。当开发种群陷入停滞时,从探索种群注入多样性个体;反之,探索种群会吸收开发种群的高质量解来引导搜索方向。此外,算法还设计了自适应参数调整策略——根据种群多样性指标和进化阶段,动态调节变异因子和交叉率,从而平衡探索与开发能力。
实验表明,这种改进策略能有效抑制早熟收敛现象,在复杂多峰函数优化中,其收敛速度和求解精度相比经典DE提升显著。尤其在处理高维优化问题时,双种群结构展现出更强的解空间探索能力。