一、簡介

2014 年 段 海 濱 教 授 通 過 歸 納 總 結 ， 提 出 鴿 群 算 法（Pigeon-inspired Optimization PIO），PIO 是模擬鴿子歸巢行為而設計出來的群智慧優化演算法。PIO 具有原理簡明的特點、需要調整引數極少、易於被實現。與其他演算法比較有著計算相對簡單，魯棒性相對較強等明顯的優點。
演算法原理
鴿子在距離目的地較遠時，是在地磁場和地標建築的幫助下到達目的地。影響鴿群歸巢的關鍵原因可分為 3 類,第一個原因是太陽，第二個原因是地球的磁場，第三個原因是地貌景觀,而鴿子在飛行的過程中，根據不同的情況會使用不同的巡航工具。首先通過地磁場來對一個大概的方向進行辨別，然後利用地貌景象對目前的方向實施修正，直到到達精確的目的地。所以 PIO 演算法中鴿子歸巢有兩個基本部分組成：指南針運算元和地標運算元。當鴿子距離自己目的地較遠時是利用地磁場來辨別方向，當距離目的地比較近時就利用當地地標來進行導航。在 PIO 中地圖和指標運算元模型的提出就是基於地磁場和太陽，而地標運算元模型的提出是基於地標。

** 指南針運算元**

地標運算元

二、原始碼

%_________________________________________________________________________%
% 鴿群優化演算法             %
%_________________________________________________________________________%

% 使用方法
%__________________________________________
% fobj = @YourCostFunction        設定適應度函式
% dim = number of your variables   設定維度
% Max_iteration = maximum number of generations 設定最大迭代次數
% SearchAgents_no = number of search agents   種群數量
% lb=[lb1,lb2,...,lbn] where lbn is the lower bound of variable n  變數下邊界
% ub=[ub1,ub2,...,ubn] where ubn is the upper bound of variable n   變數上邊界
% If all the variables have equal lower bound you can just
% define lb and ub as two single number numbers

% To run PIO: [Best_pos,Best_score,curve]=PIO(pop,Max_iter,lb,ub,dim,fobj)
%__________________________________________

clear all 
clc
% rng('default');
SearchAgents_no=50; % Number of search agents 種群數量

Function_name='F9'; % Name of the test function that can be from F1 to F23 (Table 1,2,3 in the paper) 設定適應度函式

Max_iteration=1000; % Maximum numbef of iterations 設定最大迭代次數

% Load details of the selected benchmark function
[lb,ub,dim,fobj]=Get_Functions_details(Function_name);  %設定邊界以及優化函式

[Best_score,Best_pos,PIO_curve]=PIO(SearchAgents_no,Max_iteration,lb,ub,dim,fobj); %開始優化
% This function containts full information and implementations of the benchmark 
% lb is the lower bound: lb=[lb_1,lb_2,...,lb_d]
% up is the uppper bound: ub=[ub_1,ub_2,...,ub_d]
% dim is the number of variables (dimension of the problem)

function [lb,ub,dim,fobj] = Get_Functions_details(F)


switch F
    case 'F1'
        fobj = @F1;
        lb=-100;
        ub=100;
        dim=30;
        
    case 'F2'
        fobj = @F2;
        lb=-10;
        ub=10;
        dim=30;
        
    case 'F3'
        fobj = @F3;
        lb=-100;
        ub=100;
        dim=30;
        
    case 'F4'
        fobj = @F4;
        lb=-100;
        ub=100;
        dim=30;
        
    case 'F5'
        fobj = @F5;
        lb=-30;
        ub=30;
        dim=30;
        
    case 'F6'
        fobj = @F6;
        lb=-100;
        ub=100;
        dim=30;
        
    case 'F7'
        fobj = @F7;
        lb=-1.28;
        ub=1.28;
        dim=30;
        
    case 'F8'
        fobj = @F8;
        lb=-500;
        ub=500;
        dim=30;
        
    case 'F9'
        fobj = @F9;
        lb=-5.12;
        ub=5.12;
        dim=30;
        
    case 'F10'
        fobj = @F10;
        lb=-32;
        ub=32;
        dim=30;
        
    case 'F11'
        fobj = @F11;
        lb=-600;
        ub=600;
        dim=30;
        
    case 'F12'
        fobj = @F12;
        lb=-50;
        ub=50;
        dim=30;
        
    case 'F13'
        fobj = @F13;
        lb=-50;
        ub=50;
        dim=30;
        
    case 'F14'
        fobj = @F14;
        lb=-65.536;
        ub=65.536;
        dim=2;
        
    case 'F15'
        fobj = @F15;
        lb=-5;
        ub=5;
        dim=4;
        
    case 'F16'
        fobj = @F16;
        lb=-5;
        ub=5;
        dim=2;
        
    case 'F17'
        fobj = @F17;
        lb=[-5,0];
        ub=[10,15];
        dim=2;
        
    case 'F18'
        fobj = @F18;
        lb=-2;
        ub=2;
        dim=2;
        
    case 'F19'
        fobj = @F19;
        lb=0;
        ub=1;
        dim=3;
        
    case 'F20'
        fobj = @F20;
        lb=0;
        ub=1;
        dim=6;     
        
    case 'F21'
        fobj = @F21;
        lb=0;
        ub=10;
        dim=4;    
        
    case 'F22'
        fobj = @F22;
        lb=0;
        ub=10;
        dim=4;    
        
    case 'F23'
        fobj = @F23;
        lb=0;
        ub=10;
        dim=4;            
end

end
 

三、執行結果

四、備註

版本：2014a