差异进化算法求解约束优化问题与复杂网络社区探测问题研究

来源 :中南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:danielliang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在自然科学和工程应用领域中存在大量约束优化问题,这些约束优化问题因常常含有多种不同类型的非线性约束条件、多模目标函数以及凹可行域而变得非常复杂。因此,对约束优化问题的研究具有非常重要的理论和实际意义。此外,在现实世界中还存在大量的复杂系统,这些复杂系统往往被转化为复杂网络进行处理。然而,这些复杂网络通常含有大量节点并具有非常复杂的拓扑结构,往往难以对其进行有效的分析和处理。复杂网络通常具有明显的社区结构,对复杂网络社区探测问题的研究对于分析复杂网络的拓扑结构和功能具有重要的理论意义和实用价值,是复杂网络分析领域中的研究热点。近年来,差异进化算法因其优秀的搜索性能而受到广泛关注并在众多领域中得到大量应用。本文旨在基于差异进化算法对约束优化问题和复杂网络社区探测问题的求解展开研究,主要工作概括如下:1.(μ+λ)-CDE算法是最近提出的一个优秀的基于差异进化算法的约束优化进化算法。然而该算法需要在进化过程中动态改变等式约束条件的容忍值,并且容忍值的初始值和变化率都依赖于问题。为了克服上述缺陷,本文对(μ+λ)-CDE算法进行了改进,提出了一个改进的差异进化算法——ICDE算法以求解约束优化问题。CDE算法主要由一个改进的差异进化算法(IDE)和一个新颖的基于存档的自适应均衡模型(ArATM)构成。其中,IDE使用多个变异策略和二项式交叉策略产生后代个体。ArATM根据种群在进化过程中可能出现的三种不同情形(即不可行情形、半可行情形和可行情形)设计了三种不同的约束处理机制。其中,ArATM在处理不可行情形的约束处理机制中采用了一个非劣个体分层选择机制和一个个体存档机制,并在处理半可行情形的约束处理机制中设计了一个基于组合种群的可行解比例的适应性的适应度函数转换机制。基于在2006年的IEEE进化计算会议中提出的24个标准测试函数,本文对ICDE算法的性能进行了测试。实验结果表明,ICDE算法不仅克服了(μ+λ)-CDE算法的上述缺陷,而且具有比其它约束优化进化算法更加优秀的性能。2.针对复杂网络社区探测问题,本文提出了一个基于差异进化算法的复杂网络社区探测算法—-DECD算法。DECD算法使用差异进化算法作为搜索算法并采用网络模块化函数作为适应度函数来搜索复杂网络中的社区结构。另外,DECD算法设计了一个改进的二项式交叉策略以在进化过程中有效地传递一些与社区结构相关的重要信息。此外,DECD算法还采用了一个偏好操作和一个纠错操作以改善探测到的网络社区划分的质量。与传统的复杂网络社区探测算法相比,DECD算法在对复杂网络的社区结构进行探测时不需要任何与社区结构相关的先验知识,对那些无法获得先验知识的实际复杂网络的社区结构也能够进行有效探测。基于多个人工网络和实际网络,本文对DECD算法的性能进行了测试。实验结果表明,DECD算法具有比其它社区探测算法更加优秀的社区探测性能。
其他文献
近十多年来,越来越多的数理和计算机科学家认识到了二十一世纪复杂系统研究的重要性并作出了有益的尝试,社会系统是复杂系统之一,是该领域的一项重要研究。人类的科学活动,如科学
生物信息学是用计算机来处理和研究生物信息的一门新兴学科,随着生物信息学迅速发展,各种数据库不断涌现,并各具特色。对平均十四个月翻一番的基因序列数据进行存储管理和比
操作系统是计算机系统中最基本、最重要的软件,其安全性和可靠性是计算机系统提供可信计算的首要条件,也是其它应用软件正常运行的基本保障。但是操作系统内核结构复杂、规模
近年来,随着信息服务、移动通信、互联网、数字存储等技术的迅速发展,移动对象的信息处理和知识获取成为了人们研究和关注的热点,与此同时个体活动行为的研究也越来越受到重视。
数据挖掘通过从大量数据中提取感兴趣的知识、规律或更高层次的信息,可以有效的解决“数据爆炸而信息匮乏”问题。关联规则是数据挖掘领域中一个重要的研究课题,主要描述事务数
以计算机和网络为基础的各种应用引起的社会纠纷不断出现,针对计算机和网络的犯罪活动层出不穷。计算机取证技术可以有效打击计算机犯罪行为,是解决争议和打击计算机犯罪的重要
图像数据库是基于本体的图像语义检索系统的核心,是实现图像资源可重用性、共享性的基础。图像检索中的图像资源管理问题已成为当前数据库领域的研究热点。本文综述了目前国
油、气含量是指油气田勘探开发、确定投资与建设规模、评估油气田资源性资产的重要依据。然而,在油气田勘探初期,准确的储量数字是很难确定的,只能在一定的误差范围内估算地质储
近些年,车辆交通群组动画在各行各业得以广泛应用。关于交通模拟的研究也越来越引人注目,包括基于宏观特征和微观模型在内的许多新颖的模拟方法被提了出来。在某些实际应用中
移动自组网是在不需要预先部署任何基础设施的情况下,无线终端以随机的方式构成的一种分布式自组织网络环境,其本身的随机移动和动态拓扑特性给研究工作带来了新的挑战。解决