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Java實作HHO演算法

2020-11-22 10:11:47 其他

HHO演算法JAVA實作

參考GitHub鏈接中matlab程式撰寫

package Algorithm.HHO;

import org.apache.commons.math3.special.Gamma;

import java.util.Arrays;
import java.util.Random;

/**
 * @auther guoyu
 * @create 2020-11-15 22:54
 */
public class HHOTest2 {

    private double[] UB;//變數上界
    private double[] LB;//變數下界
    private double rabbitEnergy = Double.MAX_VALUE;//函式最優值
    private int T;//迭代次數
    private int N;//種群數量
    private double[] xRabbitLocation;//最優位置
    private int dim;//維數
    public double[][] total;//每個個體的位置
    public static final String MAX = "MAX";//求最大值
    public static final String MIN = "MIN";//求最小值

    /**
     * 建構式
     *
     * @param UB 上界
     * @param LB 下界
     * @param T  迭代次數
     * @param N  種群數量
     */
    public HHOTest2(double[] UB, double[] LB, int T, int N, int dim) {
        this.UB = UB;
        this.LB = LB;
        this.T = T;
        this.N = N;
        this.dim = dim;
        if (UB.length != dim || LB.length != dim) {
            System.out.println("不匹配");
            System.exit(-1);
        }
        init(N, UB, LB, dim);
    }

    /**
     * 初始化每個個體的位置
     *
     * @param num 個體數量
     * @param UB  上界
     * @param LB  下界
     * @param dim 維數
     */
    public void init(int num, double[] UB, double[] LB, int dim) {
        total = new double[num][dim];
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            total[i] = new double[dim];
            for (int k = 0; k < dim; k++) {
                total[i][k] = productdouble(UB[k], LB[k]);
            }
        }
        xRabbitLocation = new double[dim];
    }

    /**
     * 計算最優值函式
     *
     * @return 最優解
     */
    public double HHOFuction(Funtion funtion, String s) {
        double[] xRandom = new double[dim];
        int t = 0;
        while (t < T) {
            double fitness = 0;
            //calculate the fitness values of hawks
            for (int i = 0; i < N; i++) {
                panduan(total);
                fitness = funtion.calculate(total[i]);
                if (s.equals("MIN")) {
                    if (fitness < rabbitEnergy) {
                        rabbitEnergy = fitness;
                        for (int i1 = 0; i1 < dim; i1++) {
                            xRabbitLocation[i1] = total[i][i1];
                        }
                    }
                } else {
                    if (fitness > rabbitEnergy) {
                        rabbitEnergy = fitness;
                        for (int i1 = 0; i1 < dim; i1++) {
                            xRabbitLocation[i1] = total[i][i1];
                        }
                    }
                }

            }
            ///
            double E1 = 2 * (1 - (t * 1.0 / T));// factor to show the decreaing energy of rabbit
            //Update the location of Harris' hawks
            for (int i = 0; i < N; i++) {
                double E0 = 2 * (Math.random()) - 1;//-1<E0<1
                double escapingEnergy = E1 * E0;//escaping energy of rabbit
                //
                if (Math.abs(escapingEnergy) >= 1) {
//                    //Exploration:
                    Random r = new Random();
                    double q = productdouble();
                    int index1 = r.nextInt(N);//0-N-1
                    xRandom = total[index1];
                    if (q >= 0.5) {
                        double r1 = productdouble();
                        double r2 = productdouble();
                        for (int i1 = 0; i1 < dim; i1++) {
                            total[i][i1] = xRandom[i1] - r1 * (Math.abs(xRandom[i1] - 2 * r2) * total[i][i1]);
                        }
                    } else {
                        double r3 = productdouble();
                        double r4 = productdouble();
                        for (int i1 = 0; i1 < dim; i1++) {
                            total[i][i1] = (xRabbitLocation[i1] - mean(total, i1)) - r3 * (LB[i1] + r4 * (UB[i1] - LB[i1]));
                        }
                    }
                }
                if (Math.abs(escapingEnergy) < 1) {
                    // Exploitation:
                    //Attacking the rabbit using 4 strategies regarding the behavior of the rabbit
                    //  phase 1: surprise pounce (seven kills)
                    // surprise pounce (seven kills): multiple, short rapid dives by different hawks
                    double ran = productdouble();//probablity of each event
                    if (ran >= 0.5 && Math.abs(escapingEnergy) < 0.5) {// Hard besiege
                        for (int i1 = 0; i1 < dim; i1++) {
                            total[i][i1] = xRabbitLocation[i1] - escapingEnergy * Math.abs(xRabbitLocation[i1] - total[i][i1]);
                        }
                    }
                    if (ran >= 0.5 && Math.abs(escapingEnergy) >= 0.5) {//% Soft besiege
                        double J = 2 * (1 - productdouble());// random jump strength of the rabbit
                        for (int i1 = 0; i1 < dim; i1++) {
                            total[i][i1] = (xRabbitLocation[i1] - total[i][i1]) - escapingEnergy * (Math.abs(J * xRabbitLocation[i1] - total[i][i1]));
                        }
                    }
                    // phase 2: performing team rapid dives (leapfrog movements)
                    if (ran < 0.5 && Math.abs(escapingEnergy) >= 0.5) {// Soft besiege % rabbit try to escape by many zigzag deceptive motions
                        double J = 2 * (1 - productdouble());
                        double[] arg = new double[dim];
                        double[] arg1 = new double[dim];
                        for (int j = 0; j < dim; j++) {
                            arg[j] = xRabbitLocation[j] - escapingEnergy * (Math.abs(J * xRabbitLocation[j] - total[i][j]));
                        }
                        if (funtion.calculate(arg) < funtion.calculate(total[i])) {
                            total[i] = arg;
                        } else {// hawks perform levy-based short rapid dives around the rabbit
                            for (int j = 0; j < dim; j++) {
                                arg1[j] = arg[j] + productdouble() * levy(1);
                            }
                            if (funtion.calculate(arg1) < funtion.calculate(total[i])) {
                                total[i] = arg1;
                            }
                        }
                    }
                    if (ran < 0.5 && Math.abs(escapingEnergy) < 0.5) {//% Hard besiege % rabbit try to escape by many zigzag deceptive motions
                        //  % hawks try to decrease their average location with the rabbit
                        double J = 2 * (1 - productdouble());
                        double[] arg = new double[dim];
                        double[] arg1 = new double[dim];
                        for (int j = 0; j < dim; j++) {
                            arg[j] = xRabbitLocation[j] - escapingEnergy * (Math.abs(J * xRabbitLocation[j] - mean(total, j)));
                        }
                        if (funtion.calculate(arg) < funtion.calculate(total[i])) {
                            total[i] = arg;
                        } else {//Perform levy-based short rapid dives around the rabbit
                            for (int j = 0; j < dim; j++) {
                                arg1[j] = arg[j] + productdouble() * levy(1);
                            }
                            if (funtion.calculate(arg1) < funtion.calculate(total[i])) {
                                total[i] = arg1;
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            t++;
            System.out.println(Arrays.toString(xRabbitLocation));
        }
        return rabbitEnergy;
    }

    /**
     * 生成亂數
     *
     * @param UB
     * @param LB
     * @return
     */
    public double productdouble(double UB, double LB) {
        double r = Math.random();
        while (r == 0.0) {
            r = Math.random();
        }
        r = r * (UB - LB) + LB;
        return r;
    }

    public double productdouble() {
        double r = Math.random();
        while (r == 0.0) {
            r = Math.random();
        }
        return r;
    }

    /**
     * 求平均值
     *
     * @param x 個體的坐標
     * @return 平均值
     */
    public double mean(double[] x) {
        double sum = 0;
        for (int i = 0; i < x.length; i++) {
            sum += x[i];
        }
        return sum / x.length;
    }

    public double mean(double[][] x, int k) {
        double sum = 0;
        for (int i = 0; i < x.length; i++) {
            sum += x[i][k];
        }
        return sum / x.length;
    }

    /**
     * levy 飛行函式
     *
     * @return
     */
    public double levy(int dim) {
        double beta = 1.5;
        double sigma = Math.pow((Gamma.gamma(1 + beta) * Math.sin(Math.PI * beta / 2)) / (Gamma.gamma((1 + beta) / 2) * beta * Math.pow(2, (beta - 1) / 2)), (1 / beta));
        double u = productdouble();
        double v = productdouble();
        double o = 0.01 * u * sigma / Math.pow(Math.abs(v), (1 / beta));  //亂數要正態分布嗎
        return o;

    }

    /**
     * 判斷變數是否出界
     * @param x
     */
    public void panduan(double[][] x) {
        for (int i = 0; i < x.length; i++) {
            for (int i1 = 0; i1 < dim; i1++) {
                if (x[i][i1] > UB[i1]) {
                    x[i][i1] = UB[i1];
                }
                if (x[i][i1] < LB[i1]) {
                    x[i][i1] = LB[i1];
                }
            }
        }
    }

    public double[] getUB() {
        return UB;
    }

    public void setUB(double[] UB) {
        this.UB = UB;
    }

    public double[] getLB() {
        return LB;
    }

    public void setLB(double[] LB) {
        this.LB = LB;
    }

    public double getRabbitEnergy() {
        return rabbitEnergy;
    }

    public void setRabbitEnergy(double rabbitEnergy) {
        this.rabbitEnergy = rabbitEnergy;
    }

    public int getT() {
        return T;
    }

    public void setT(int t) {
        T = t;
    }

    public int getN() {
        return N;
    }

    public void setN(int n) {
        N = n;
    }

    public double[] getxRabbitLocation() {
        return xRabbitLocation;
    }

    public void setxRabbitLocation(double[] xRabbitLocation) {
        this.xRabbitLocation = xRabbitLocation;
    }

    public int getDim() {
        return dim;
    }

    public void setDim(int dim) {
        this.dim = dim;
    }

    public double[][] getTotal() {
        return total;
    }

    public void setTotal(double[][] total) {
        this.total = total;
    }
}

package Algorithm.HHO;

/**
 * @auther guoyu
 * @create 2020-11-15 11:03
 */
public interface Funtion {
    public double calculate(double[] x);
}

package Algorithm.HHO;

/**
 * @auther guoyu
 * @create 2020-11-15 11:03
 */
public class Funtion1 implements Funtion {
    @Override
    public double calculate(double[] x){
       return Math.pow((x[1]-Math.pow(x[0],2)*5.1/(4*Math.pow(Math.PI,2))+5/Math.PI*x[0]-6),2)+10*(1-1/(8*Math.PI))* Math.cos(x[0])+10;
    }
}

package Algorithm.HHO;

/**
 * @auther guoyu
 * @create 2020-11-14 21:55
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
 		double[] a = new double[]{10,15};
        double[] b = new double[]{-5,0};
        HHOTest2 hhoTest = new HHOTest2(a, b, 500, 30, 2);
        System.out.println(hhoTest.HHOFuction(new Funtion1(), HHOTest2.MIN));
    }
}

輸出:
[3.141546874209301, 2.275089218720725]
[3.141546874209301, 2.275089218720725]
[3.141546874209301, 2.275089218720725]
[3.141546874209301, 2.275089218720725]
[3.141546874209301, 2.275089218720725]
[3.141546874209301, 2.275089218720725]
[3.141546874209301, 2.275089218720725]
0.39788737065562607

matlab輸出:
The best location of HHO is: 3.1415 2.2752
The best fitness of HHO is: 0.39789

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/qita/226138.html

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  • 【CTF】CTFHub 技能樹 彩蛋 writeup

    ?碎碎念 CTFHub:https://www.ctfhub.com/ 筆者入門CTF時時剛開始刷的是bugku的舊平臺,后來才有了CTFHub。 感覺不論是網頁UI設計,還是題目質量,賽事跟蹤,工具軟體都做得很不錯。 而且因為獨到的金幣制度的確讓人有一種想去刷題賺金幣的感覺。 個人還是非常喜歡這個 ......

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  • 02windows基礎操作

    我學到了一下幾點 Windows系統目錄結構與滲透的作用 常見Windows的服務詳解 Windows埠詳解 常用的Windows注冊表詳解 hacker DOS命令詳解(net user / type /md /rd/ dir /cd /net use copy、批處理 等) 利用dos命令制作 ......

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  • 03.Linux基礎操作

    我學到了以下幾點 01Linux系統介紹02系統安裝,密碼啊破解03Linux常用命令04LAMP 01LINUX windows: win03 8 12 16 19 配置不繁瑣 Linux:redhat,centos(紅帽社區版),Ubuntu server,suse unix:金融機構,證券,銀 ......

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  • 05HTML

    01HTML介紹 02頭部標簽講解03基礎標簽講解04表單標簽講解 HTML前段語言 js1.了解代碼2.根據代碼 懂得挖掘漏洞 (POST注入/XSS漏洞上傳)3.黑帽seo 白帽seo 客戶網站被黑帽植入劫持代碼如何處理4.熟悉html表單 <html><head><title>TDK標題,描述 ......

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    01 開門見山 隔一個月發一篇文章,不過分。 首先回顧一下《微信系結手機號資料庫被脫庫事件》,我也是第一時間得知了這個訊息,然后跟蹤了整件事情的經過。下面是這起事件的相關截圖以及近日流出的一萬條資料樣本: 個人認為這件事也沒什么,還不如關注一下之前45億快遞資料查詢渠道疑似在近日復活的訊息。 訊息是 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:48:24 more
  • web3 產品介紹:metamask 錢包 使用最多的瀏覽器插件錢包

    Metamask錢包是一種基于區塊鏈技術的數字貨幣錢包,它允許用戶在安全、便捷的環境下管理自己的加密資產。Metamask錢包是以太坊生態系統中最流行的錢包之一,它具有易于使用、安全性高和功能強大等優點。 本文將詳細介紹Metamask錢包的功能和使用方法。 一、 Metamask錢包的功能 數字資 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:47:46 more
  • vulnhub_Earth

    前言 靶機地址->>>vulnhub_Earth 攻擊機ip:192.168.20.121 靶機ip:192.168.20.122 參考文章 https://www.cnblogs.com/Jing-X/archive/2022/04/03/16097695.html https://www.cnb ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:46:20 more
  • 從4k到42k,軟體測驗工程師的漲薪史,給我看哭了

    清明節一過,盲猜大家已經無心上班,在數著日子準備過五一,但一想到銀行卡里的余額……瞬間心情就不美麗了。最近,2023年高校畢業生就業調查顯示,本科畢業月平均起薪為5825元。調查一出,便有很多同學表示自己又被平均了。看著這一資料,不免讓人想到前不久中國青年報的一項調查:近六成大學生認為畢業10年內會 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:44:00 more
  • 最新版本 Stable Diffusion 開源 AI 繪畫工具之中文自動提詞篇

    🎈 標簽生成器 由于輸入正向提示詞 prompt 和反向提示詞 negative prompt 都是使用英文,所以對學習母語的我們非常不友好 使用網址:https://tinygeeker.github.io/p/ai-prompt-generator 這個網址是為了讓大家在使用 AI 繪畫的時候 ......

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  • 漫談前端自動化測驗演進之路及測驗工具分析

    隨著前端技術的不斷發展和應用程式的日益復雜,前端自動化測驗也在不斷演進。隨著 Web 應用程式變得越來越復雜,自動化測驗的需求也越來越高。如今,自動化測驗已經成為 Web 應用程式開發程序中不可或缺的一部分,它們可以幫助開發人員更快地發現和修復錯誤,提高應用程式的性能和可靠性。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:16 more
  • CANN開發實踐:4個DVPP記憶體問題的典型案例解讀

    摘要:由于DVPP媒體資料處理功能對存放輸入、輸出資料的記憶體有更高的要求(例如,記憶體首地址128位元組對齊),因此需呼叫專用的記憶體申請介面,那么本期就分享幾個關于DVPP記憶體問題的典型案例,并給出原因分析及解決方法。 本文分享自華為云社區《FAQ_DVPP記憶體問題案例》,作者:昇騰CANN。 DVPP ......

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  • Halcon軟體安裝與界面簡介

    1. 下載Halcon17版本到到本地 2. 雙擊安裝包后 3. 步驟如下 1.2 Halcon軟體安裝 界面分為四大塊 1. Halcon的五個助手 1) 影像采集助手:與相機連接,設定相機引數,采集影像 2) 標定助手:九點標定或是其它的標定,生成標定檔案及內參外參,可以將像素單位轉換為長度單位 ......

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    第一次發博客,先發一下我的游戲開發環境吧。 去年2月份買了一臺MacBookPro2021 M1pro(以下簡稱mbp),這一年來一直在用mbp開發游戲。我大致分享一下我的開發工具以及使用體驗。 1、Unity 官網鏈接: https://unity.cn/releases 我一般使用的Apple ......

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