%38تخفیف

دانلود پروژه:بهینه سازی الگوریتم کرم شب تاب با محاسبه برآیند بهترین و بدترین مکان ذرات با کاربرد کلاسترینگ

تعداد 68صفحه در فایل word

چكيده

الگوریتم کرم شب تاب یک الگوریتم فرا ابتکاری است که با الهام از رفتار ساطع کردن نور کرم شب تاب به دست آمده است. این الگوریتم یک مدل تکاملی مبتنی بر هوش جمعی و برگرفته از طبیعت می باشد[31]. کاربرد عمده این الگوریتم در حل مسائل بهینه سازی می باشد. در این مطالعه برای افزایش قدرت جستجو و دقت الگوریتم و بهبود نتیجه حاصل از آن یک الگوریتم کرم شب تاب بهبود یافته از طریق تغییر چگونگی حرکت کرم شب تاب و افزایش همگرایی در بهینه سراسری پیشنهاد شده است. نقطه بهینه با توجه به نوع بهینه سازی می تواند ذره ایی باشد که بیشترین و یا کمترین مقدار را دارد و مقدار این ذره در هر بار تکرار بروز می شود. در الگوریتم پیشنهادی، هنگامی که دو مقدار یا دو موقعیت با هم مقایسه می شوند مکان جدید با توجه به مکان دو مقدار فعلی و یک برآیند جدید از اختلاف بهترین و بدترین مقدار در بهینه سراسری بدست خواهد آمد. این روش موجب می شود که الگوریتم از مینیمم محلی خارج شود و از بدترین موقعیتی که در هر مرحله ممکن باشد بوجود بیاید فرار کند.  همچنین برای بهبود نتایج، پارامترهای الگوریتم کرم شب تاب نیز مورد بررسی قرار گرفته است که با توجه به قانون 5/1 موفقیت مقدار بهینه این پارامتر ها مشخص شده است. تغییر پارامتر ها موجب می شود از کرم شب تاب هایی که نور کمتری دارند یا اصلا نور ندارند فاصله بگیرند و رفته رفته از آن موقعیت ها دور شوند. این الگوریتم برای بهینه سازی چندین تابع استاندارد شناخته شده از جمله آکلی، اسفیر، الیپس، اسویفل و بووس در فضای 10 و 20 و 30 بعدی  اجرا شده است. نتایج آزمایشات نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی نسبت به الگوریتم اولیه کرم شب تاب  و دیگر الگوریتم های هوش جمعی، از دقت بالایی برای یافتن نقطه بهینه برخوردار می باشد. همچنین 8 نمونه از مجموعه داده های خوانده شده از UCI در الگوریتم خوشه بندی کرم شب تاب پیشنهادی در این مقاله استفاده شده است که نشان دادیم روش پیشنهادی کاربرد بهینه ای در خوشه بندی حاصل می کند.

واژه های کلیدی: الگوریتم کرم شب تاب، بهینه سازی، مینیمم سراسری، خوشه بندی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                        شماره صفحه

فصل اول: کلیات تحقیق

  • مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………  2

  • پیشینه تحقیق ………………………………………………………………………………………………………………………….      3

1-3 طرح مسئله ……………………………………………………………………………………………………………………………….       4

1-4  اهداف تحقیق ……………………………………………………………………………………………………………………………       4

1-5 پرسش اصلی ……………………………………………………………………………………………………………………………..       5

1-6 فرضیات مسئله ………………………………………………………………………………………………………………………….       5

 1-7 ساختار پایان نامه ……………………………………………………………………………………………………………………..        5

فصل دوم- مرور ادبیات پیشین

2-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………..       7

2-2 مفاهیم پایه ……………………………………………………………………………………………………………………………….        7

       2-2-1 مفهوم بهینه سازی ………………………………………………………………………………………………………….        7

      2-2-2مدل سازی یک مسئله بهینه سازی …………………………………………………………………………………..        8

2-3 الگوریتم‌هاي فرا مکاشفه‌ای ………………………………………………………………………………………………………        8

      2-3-1 الگوریتم های تکاملی ………………………………………………………………………………………………………       9

      2-3-2 هوش جمعی ……………………………………………………………………………………………………………………       10

             2-3-2-1 روش‌های علامت-محور …………………………………………………………………………………………       10

             2-3-4-2 روش‌های تقلید-محور ………………………………………………………………………………………….       11

2-4 الگوریتم های بهینه سازی مبتنی بر جمعیت ……………………………………………………………………………….       11

      2-4-1  الگوريتم ژنتيك ………………………………………………………………………………………………………………      11

      2-4-2  الگوريتم pso …………………………………………………………………………………………………………………      12

2-5 معرفی الگوریتم کرم شب تاب …………………………………………………………………………………………………….      14

       2-5-1  آشنایی با رفتار کرم شب تاب ………………………………………………………………………………………….      14

       2-5-2  هدف از ایجاد نور در کرم شب تاب ………………………………………………………………………………….      17

       2-5-3 رتبه بندی کرم شب تاب …………………………………………………………………………………………………      17

 

       2-5-4 انواع منابع نور ………………………………………………………………………………………………………………..      18

 

              2-5-4-1 منبع نور نقطه ای …………………………………………………………………………………………………      18

 

              2-5-4-2 منبع نور خطی …………………………………………………………………………………………………….      18

 

              2-5-4-3 منبع نور مسطح ………………………………………………………………………………………………….      18

 

       2-5-5 فرمول جذب …………………………………………………………………………………………………………………..     19

 

              2-5-5-1  محاسبه شدت نور ……………………………………………………………………………………………….     19

 

              2-5-5-2 محاسبه جذابیت …………………………………………………………………………………………………     20

 

              2-5-5-3 فاکتور گاما بزرگ ………………………………………………………………………………………………..     20

 

              2-5-5-4 بردار تصادفی ……………………………………………………………………………………………………..     21

 

                     2-5-5-4-1 توزیع یکنواخت U……………………………………………………………………………………..    22

 

                     2-5-5-4-2 توزیع نورمال یا گوسی     G……………………………………………………………………….    22

 

               2-5-5-5 تغییر ضریب جهش  …………………………………………………………………………………………….    22

 

                    2-5-5-5-1تغییر خطی ………………………………………………………………………………………………..    22

 

                    2-5-5-5-2 تغییر نمایی ………………………………………………………………………………………………    22

 

2-6 گام های الگوریتم کرم شب تاب ………………………………………………………………………………………………….     23

  • خوشه بندی ……………………………………………………………………………………………………………………………… 23

       2-7-1 روند کلی خوشه بندی …………………………………………………………………………………………………….     24

       2-7-2 انواع تکنیک های خوشه بندی ……………………………………………………………………………………….     25

2-7-2-1 خوشه بندی سلسله مراتبی …………………………………………………………………………………….    25

2-7-2-2  خوشه بندی تفکیکی ……………………………………………………………………………………………..     25

2-7-2-3 خوشه بندی مبتنی بر چگالی ………………………………………………………………………………….     26

2-7-2-4 خوشه بندی نزدیکترین همسایه ……………………………………………………………………………..     26

2-7-2-5 خوشه بندی فازی …………………………………………………………………………………………………..     26

2-7-2-6 خوشه بندی مبتنی بر مدل ……………………………………………………………………………………..    26

2-7-2-7 خوشه بندی مبتنی بر شبکه  …………………………………………………………………………………..    27

2-8 خلاصه فصل ………………………………………………………………………………………………………………………………    27

فصل سوم- مروری بر روش های موجود و کارهای انجام شده

3-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………….     29

3-2 بهبود الگوریتم کرم شب تاب برای محیط های ایستا ……………………………………………………………………     29 

3-3 الگوریتم کرم شب تاب برای مشکلات کران محدود ……………………………………………………………………..    31

 

       3-3-1 اصلاح رویکرد جذابیت ……………………………………………………………………………………………………    31

3-4 بهبود عملکرد الگوریتم کرم شب تاب با استفاده از تغییر پارامتر ها ………………………………………………    34

3-5  ایجاد الگوریتم ممتیک مبتنی بر الگوریتم کرم شب تاب و تئوری آشوب ……………………………………..     34

       3-5-1  الگوریتم ممتیک و تئوری آشوب …………………………………………………………………………………….     35     

3-6 موازی سازی ریزدانه و درشت دانه الگوریتم کرم شب تاب و بررسی تاثیر تعداد کلونی ها در پاسخ و زمان اجرا          36 

       3-6-1 موازی سازی الگوریتم کرم شب تاب …………………………………………………………………………………    36

3-7 معرفی الگوریتم های خوشه بندی ………………………………………………………………………………………………    37

       3-7-1 بهبود k-means با الگوریتم جستجوی ممنوعه………………………………………………………………….    38

  • پنج عامل اصلی ساختار خوشه بندی ……………………………………………………………..     38

3-7-2          بهبود k-means با الگوریتم ژنتیک  ……………………………………………………………………………      39

       3-7-3 بهبود k-means با الگوریتم بهینه سازی گروه ذرات ………………………………………………………..      40

3-8 خلاصه فصل …………………………………………………………………………………………………………………………….      41

فصل چهارم : شرح مدل پیشنهادی

  • مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 44

  • بهینه سازی الگوریتم کرم شب تاب …………………………………………………………………………………………… 44

 

       4-2-1 مقدار دهی اولیه ……………………………………………………………………………………………………………..     46

       4-2-2 تنظیم پارامترها ……………………………………………………………………………………………………………..     46

       4-2-3 شرح الگوریتم پیشنهادی ……………………………………………………………………………………………….    46

       4-2-4 ارزیابی …………………………………………………………………………………………………………………………..    48

       4-2-5 شرط توقف ……………………………………………………………………………………………………………………     48

  • گام های الگوریتم پیشنهادی …………………………………………………………………………………………………….. 49

4-4 بهبود خوشه بندی k-means با الگوریتم کرم شب تاب ………………………………………………………………    49

      4-4-1 مرحله اول: تولید جمعیت اولیه …………………………………………………………………………………………     50

      4-4-2 مرحله دوم: ارزیابی …………………………………………………………………………………………………………     50

4-5 خلاصه فصل ……………………………………………………………………………………………………………………………..    51

فصل پنجم: نتایج پیاده سازی

5-1 ارزیابی نتایج الگوریتم پیشنهادی کرم شب تاب ………………………………………………………………………….    53

5-2 مقایسه الگوریتم پیشنهادی با دیگر الگوریتم های فرا ابتکاری …………………………………………………….    56

5-3 نتایج بهینه سازی الگوریتم خوشه بندیpso  با الگوریتم پیشنهادی ……………………………………………    57

5-4 خلاصه فصل ……………………………………………………………………………………………………………………………..    58

فصل ششم: جمع بندی و پیشنهاد فعالیت های آتی

6-1 نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………………………………     60

       6-1-1 مزایای الگوریتم پیشنهادی ………………………………………………………………………………………………    61

       6-1-2 معایب الگوریتم پیشنهادی ………………………………………………………………………………………………    61

6-2 فعالیت های آتی ………………………………………………………………………………………………………………………..    61

منابع ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..    63

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                                                       شماره صفحه

شکل 2-1 نمایش منبع نور نقطه ایی …………………………………………………………………………………………………..     19

شکل 2-2 نمایش منبع نور خطی ……………………………………………………………………………………………………….     19

شکل 2-3 نمایش منبع نور سطحی …………………………………………………………………………………………………….     20

شکل2-4: روند خوشه بندی سه مرحله اول ……………………………………………………………………………………….     25

شکل 3‏0‑1:بهبود الگوریتم k-means با الگوریتم بهینه گروه ذرات ……………………………………………………….    42

شکل 4-1:  فلوچارت روش پیشنهادی ……………………………………………………………………………………………….     46

شکل4-2: نمایش جهت مناسب از برآیند بین دو مقدار در بهترین و بدترین سراسری و حرکت جمعیت به

 سمت فضاي جستجوي بهتر ……………………………………………………………………………………………………………..     48

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                                                                        شماره صفحه   

جدول 2-1:  مراحل الگوریتم ژنتیک ………………………………………………………………………………………………….     13

جدول 2-2: مراحل الگوریتم دسته بندی ذرات …………………………………………………………………………………..     15

جدول 5-1:  توابع استاندارد  ……………………………………………………………………………………………………………..    54

جدول 5-2: مقایسه نتایج FA و الگوریتم پیشنهادی بر روی توابع در فضای10بعدی ……………………………….    55

جدول 5-3: مقایسه نتایج FA و الگوریتم پیشنهادی بر روی توابع در فضای20 بعدی …………………………….    56

جدول5-4: مقایسه نتایج  FAو الگوریتم پیشنهادی بر روی توابع در فضای 30 بعدی ……………………………     56

جدول 5-5: مقایسه الگوریتم پیشنهادی با دیگر الگوریتم های هوش جمعی ………………………………………..    57

جدول5-6 : مقایسه نتایج الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم خوشه بندیpso+Kmeans  …………………………    59

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo