爆款云主机2核4G限时秒杀,88元/年起!
查看详情

活动

天翼云最新优惠活动,涵盖免费试用,产品折扣等,助您降本增效!
热门活动
  • 618智算钜惠季 爆款云主机2核4G限时秒杀,88元/年起!
  • 免费体验DeepSeek,上天翼云息壤 NEW 新老用户均可免费体验2500万Tokens,限时两周
  • 云上钜惠 HOT 爆款云主机全场特惠,更有万元锦鲤券等你来领!
  • 算力套餐 HOT 让算力触手可及
  • 天翼云脑AOne NEW 连接、保护、办公,All-in-One!
  • 中小企业应用上云专场 产品组合下单即享折上9折起,助力企业快速上云
  • 息壤高校钜惠活动 NEW 天翼云息壤杯高校AI大赛,数款产品享受线上订购超值特惠
  • 天翼云电脑专场 HOT 移动办公新选择,爆款4核8G畅享1年3.5折起,快来抢购!
  • 天翼云奖励推广计划 加入成为云推官,推荐新用户注册下单得现金奖励
免费活动
  • 免费试用中心 HOT 多款云产品免费试用,快来开启云上之旅
  • 天翼云用户体验官 NEW 您的洞察,重塑科技边界

智算服务

打造统一的产品能力,实现算网调度、训练推理、技术架构、资源管理一体化智算服务
智算云(DeepSeek专区)
科研助手
  • 算力商城
  • 应用商城
  • 开发机
  • 并行计算
算力互联调度平台
  • 应用市场
  • 算力市场
  • 算力调度推荐
一站式智算服务平台
  • 模型广场
  • 体验中心
  • 服务接入
智算一体机
  • 智算一体机
大模型
  • DeepSeek-R1-昇腾版(671B)
  • DeepSeek-R1-英伟达版(671B)
  • DeepSeek-V3-昇腾版(671B)
  • DeepSeek-R1-Distill-Llama-70B
  • DeepSeek-R1-Distill-Qwen-32B
  • Qwen2-72B-Instruct
  • StableDiffusion-V2.1
  • TeleChat-12B

应用商城

天翼云精选行业优秀合作伙伴及千余款商品,提供一站式云上应用服务
进入甄选商城进入云市场创新解决方案
办公协同
  • WPS云文档
  • 安全邮箱
  • EMM手机管家
  • 智能商业平台
财务管理
  • 工资条
  • 税务风控云
企业应用
  • 翼信息化运维服务
  • 翼视频云归档解决方案
工业能源
  • 智慧工厂_生产流程管理解决方案
  • 智慧工地
建站工具
  • SSL证书
  • 新域名服务
网络工具
  • 翼云加速
灾备迁移
  • 云管家2.0
  • 翼备份
资源管理
  • 全栈混合云敏捷版(软件)
  • 全栈混合云敏捷版(一体机)
行业应用
  • 翼电子教室
  • 翼智慧显示一体化解决方案

合作伙伴

天翼云携手合作伙伴,共创云上生态,合作共赢
天翼云生态合作中心
  • 天翼云生态合作中心
天翼云渠道合作伙伴
  • 天翼云代理渠道合作伙伴
天翼云服务合作伙伴
  • 天翼云集成商交付能力认证
天翼云应用合作伙伴
  • 天翼云云市场合作伙伴
  • 天翼云甄选商城合作伙伴
天翼云技术合作伙伴
  • 天翼云OpenAPI中心
  • 天翼云EasyCoding平台
天翼云培训认证
  • 天翼云学堂
  • 天翼云市场商学院
天翼云合作计划
  • 云汇计划
天翼云东升计划
  • 适配中心
  • 东升计划
  • 适配互认证

开发者

开发者相关功能入口汇聚
技术社区
  • 专栏文章
  • 互动问答
  • 技术视频
资源与工具
  • OpenAPI中心
开放能力
  • EasyCoding敏捷开发平台
培训与认证
  • 天翼云学堂
  • 天翼云认证
魔乐社区
  • 魔乐社区

支持与服务

为您提供全方位支持与服务,全流程技术保障,助您轻松上云,安全无忧
文档与工具
  • 文档中心
  • 新手上云
  • 自助服务
  • OpenAPI中心
定价
  • 价格计算器
  • 定价策略
基础服务
  • 售前咨询
  • 在线支持
  • 在线支持
  • 工单服务
  • 建议与反馈
  • 用户体验官
  • 服务保障
  • 客户公告
  • 会员中心
增值服务
  • 红心服务
  • 首保服务
  • 客户支持计划
  • 专家技术服务
  • 备案管家

了解天翼云

天翼云秉承央企使命,致力于成为数字经济主力军,投身科技强国伟大事业,为用户提供安全、普惠云服务
品牌介绍
  • 关于天翼云
  • 智算云
  • 天翼云4.0
  • 新闻资讯
  • 天翼云APP
基础设施
  • 全球基础设施
  • 信任中心
最佳实践
  • 精选案例
  • 超级探访
  • 云杂志
  • 分析师和白皮书
  • 天翼云·创新直播间
市场活动
  • 2025智能云生态大会
  • 2024智算云生态大会
  • 2023云生态大会
  • 2022云生态大会
  • 天翼云中国行
天翼云
  • 活动
  • 智算服务
  • 产品
  • 解决方案
  • 应用商城
  • 合作伙伴
  • 开发者
  • 支持与服务
  • 了解天翼云
      • 文档
      • 控制中心
      • 备案
      • 管理中心

      Python优化算法07——布谷鸟搜索算法

      首页 知识中心 软件开发 文章详情页

      Python优化算法07——布谷鸟搜索算法

      2024-10-17 09:59:41 阅读次数:30

      numpy,python

      和前面的系列不同,布谷鸟这里没有现成的Python的包,使用我们需要自己写各种源码模块进行组合,达到布谷鸟搜索算法(CS)的功能。

      这里的CS算法是面向过程的编程,都是自定义函数,不涉及类与对象。还是很简单的,知道原理的话可以看得懂的。


      布谷鸟代码

      # cuckoo_search via levy flight for global optimization
      import numpy as np
      import scipy.special as sc_special
      import random
      import time
      
      time_start = time.time()  # 记录开始时间
      #a=[]
      #生成莱维飞行的步长
      def levy_flight(n, m, beta):
          """
          This function implements Levy's flight.
          ---------------------------------------------------
          Input parameters:
              n: Number of steps 
              m: Number of dimensions
              beta: Power law index (note: 1 < beta < 2)
          Output:
              'n' levy steps in 'm' dimension
          """
          sigma_u = (sc_special.gamma(1+beta)*np.sin(np.pi*beta/2)/(sc_special.gamma((1+beta)/2)*beta*(2**((beta-1)/2))))**(1/beta)
          sigma_v = 1
      
          u =  np.random.normal(0, sigma_u, (n, m))
          v = np.random.normal(0, sigma_v, (n, m))
          steps = u/((np.abs(v))**(1/beta))
      
          return steps
      
      #计算每个鸟巢的适应值(即函数值)
      def calc_fitness(fit_func, nests):
          """
          calculate each nest's fitness
          ---------------------------------------------------
          Input parameters:
              fit_func: User defined fitness evaluative function
              nests:  Nests' locations
          Output:
              Every nest's fitness
          """
          n, m = nests.shape
          fitness = np.empty(n)
      
          for each_nest in range(n):
              fitness[each_nest] = fit_func(nests[each_nest])
      
          return fitness
      
      #产生鸟巢的位置
      def generate_nests(n, m, lower_boundary, upper_boundary):
          """
          Generate the nests' locations
          ---------------------------------------------------
          Input parameters:
              n: Number of nests
              m: Number of dimensions
              lower_boundary: Lower bounary (example: lower_boundary = (-2, -2, -2))
              upper_boundary: Upper boundary (example: upper_boundary = (2, 2, 2))
          Output:
              generated nests' locations
          """
          lower_boundary = np.array(lower_boundary)
          upper_boundary = np.array(upper_boundary)
          nests = np.empty((n, m))
      
          for each_nest in range(n):
              nests[each_nest] = lower_boundary + np.array([np.random.rand() for _ in range(m)]) * (upper_boundary - lower_boundary)
      
          return nests
      
      #更新鸟巢的位置
      def update_nests(fit_func, lower_boundary, upper_boundary, nests, best_nest, fitness, step_coefficient):
          """
          This function is to get new nests' locations and use new better one to replace the old nest
          ---------------------------------------------------
          Input parameters:
              fit_func: User defined fitness evaluative function
              lower_boundary: Lower bounary (example: lower_boundary = (-2, -2, -2))
              upper_boundary: Upper boundary (example: upper_boundary = (2, 2, 2))
              nests: Old nests' locations 
              best_nest: Nest with best fitness
              fitness: Every nest's fitness
              step_coefficient:  Step size scaling factor related to the problem's scale (default: 0.1)
          Output:
              Updated nests' locations
          """
          lower_boundary = np.array(lower_boundary)
          upper_boundary = np.array(upper_boundary)
          n, m = nests.shape
          # generate steps using levy flight
          steps = levy_flight(n, m, 1.5)
          new_nests = nests.copy()
      
          for each_nest in range(n):
              # coefficient 0.01 is to avoid levy flights becoming too aggresive
              # and (nest[each_nest] - best_nest) could let the best nest be remained
              step_size = step_coefficient * steps[each_nest] * (nests[each_nest] - best_nest)
              step_direction = np.random.rand(m)
              new_nests[each_nest] += step_size * step_direction
              # apply boundary condtions
              new_nests[each_nest][new_nests[each_nest] < lower_boundary] = lower_boundary[new_nests[each_nest] < lower_boundary]
              new_nests[each_nest][new_nests[each_nest] > upper_boundary] = upper_boundary[new_nests[each_nest] > upper_boundary]
      
          new_fitness = calc_fitness(fit_func, new_nests)
          nests[new_fitness > fitness] = new_nests[new_fitness > fitness]
          
          return nests
      
      #按照一定概率抛弃鸟蛋,换巢(局部搜索)
      def abandon_nests(nests, lower_boundary, upper_boundary, pa):
          """
          Some cuckoos' eggs are found by hosts, and are abandoned.So cuckoos need to find new nests.
          ---------------------------------------------------
          Input parameters:
              nests: Current nests' locations
              lower_boundary: Lower bounary (example: lower_boundary = (-2, -2, -2))
              upper_boundary: Upper boundary (example: upper_boundary = (2, 2, 2))
              pa: Possibility that hosts find cuckoos' eggs
          Output:
              Updated nests' locations
          """
          lower_boundary = np.array(lower_boundary)
          upper_boundary = np.array(upper_boundary)
          n, m = nests.shape
          for each_nest in range(n):
              if (np.random.rand() < pa):
                  step_size = np.random.rand() * (nests[np.random.randint(0, n)] - nests[np.random.randint(0, n)])
                  nests[each_nest] += step_size
                  # apply boundary condtions
                  nests[each_nest][nests[each_nest] < lower_boundary] = lower_boundary[nests[each_nest] < lower_boundary]
                  nests[each_nest][nests[each_nest] > upper_boundary] = upper_boundary[nests[each_nest] > upper_boundary]
          
          return nests
      
      #算法迭代
      def cuckoo_search(n, m, fit_func, lower_boundary, upper_boundary, iter_num = 1000,pa = 0.25, beta = 1.5, step_size = 0.01):
          """
          Cuckoo search function
          ---------------------------------------------------
          Input parameters:
              n: Number of nests
              m: Number of dimensions
              fit_func: User defined fitness evaluative function
              lower_boundary: Lower bounary (example: lower_boundary = (-2, -2, -2))
              upper_boundary: Upper boundary (example: upper_boundary = (2, 2, 2))
              iter_num: Number of iterations (default: 100) 
              pa: Possibility that hosts find cuckoos' eggs (default: 0.25)
              beta: Power law index (note: 1 < beta < 2) (default: 1.5)
              step_size:  Step size scaling factor related to the problem's scale (default: 0.1)
          Output:
              The best solution and its value
          """
          # get initial nests' locations 
          nests = generate_nests(n, m, lower_boundary, upper_boundary)
          fitness = calc_fitness(fit_func, nests)
      
          # get the best nest and record it
          best_nest_index = np.argmin(fitness)
          best_fitness = fitness[best_nest_index]
          best_nest = nests[best_nest_index].copy()
      
          for _ in range(iter_num):
              nests = update_nests(fit_func, lower_boundary, upper_boundary, nests, best_nest, fitness, step_size)
              nests = abandon_nests(nests, lower_boundary, upper_boundary, pa)
              fitness = calc_fitness(fit_func, nests)
              
              min_nest_index = np.argmin(fitness)
              min_fitness = fitness[min_nest_index]
              min_nest = nests[min_nest_index]
              a.append(min_fitness)
      
              if (min_fitness < best_fitness):
                  best_nest = min_nest.copy()
                  best_fitness = min_fitness
      
          return (best_nest, best_fitness)

      上述代码都是拆分为一个个小函数。最后的cuckoo_search是总体的搜索迭代的函数。

      对布谷鸟算法的搜索能力,我们采用 Goldstein-Price函数进行测试。Goldstein-Price函数是二元八次多项式,是一个常见的用来进行算法测试的函数,可以用算法找它的局部最小值。该函数理论在x=0,y=-1处取得最小值3,该函数的公式如下:

      Python优化算法07——布谷鸟搜索算法

      进行定义和计算

      if __name__=='__main__':
          def fit_func(nest):
              x= nest        
              #return 3*(1-x)**2*np.e**(-x**2-(y+1)**2) - 10*(x/5-x**3-y**5)*np.e**(-x**2-y**2) - (np.e**(-(x+1)**2-y**2))/3
              return  (1+pow((1+x[0]+x[1]),2)*(19-14*x[0]+3*x[0]*x[0]-14*x[1]+6*x[0]*x[1]+3*x[1]*x[1]))*(30+pow((2*x[0]-3*x[1]),2)*(18-32*x[0]+12*x[0]*x[0]+48*x[1]-36*x[0]*x[1]+27*x[1]*x[1]))
      
          best_nest, best_fitness = cuckoo_search(100, 2, fit_func, [-3, -3], [3, 3],iter_num = 1000, step_size = 0.1)
      
          time_end = time.time()  # 记录结束时间
          time_sum = time_end - time_start  # 计算的时间差为程序的执行时间,单位为秒/s
          print(time_sum)
          print('最小值为:%.5f, 在(%.5f, %.5f)处取到!'%(best_fitness, best_nest[0], best_nest[1]))

      Python优化算法07——布谷鸟搜索算法

       可以看到迭代1000次用时4s,还是很快的。和理论的最小值3很接近,x1和x2的值和真实值也还比较接近。

      想复用这段代码到别的问题只需要改最后的这个fit_func()就行,返回你要评价的指标,布谷鸟会自动找最小值,并且告诉你参数为多少时取到。

      版权声明:本文内容来自第三方投稿或授权转载,原文地址:https://blog.csdn.net/weixin_46277779/article/details/126826127,作者:阡之尘埃,版权归原作者所有。本网站转在其作品的目的在于传递更多信息,不拥有版权,亦不承担相应法律责任。如因作品内容、版权等问题需要同本网站联系,请发邮件至ctyunbbs@chinatelecom.cn沟通。

      上一篇:初始化:构造函数、类内初始化与初始化列表

      下一篇:Python自动化小技巧14——自动批量发送邮件(带各种附件)

      相关文章

      2025-04-14 09:24:23

      python打印宝塔代码

      python打印宝塔代码

      2025-04-14 09:24:23
      python
      2025-04-09 09:16:56

      python四种抽样方法的使用:随机抽样、聚类抽样、系统抽样、分层抽样

      python四种抽样方法的使用:随机抽样、聚类抽样、系统抽样、分层抽样

      2025-04-09 09:16:56
      python , 代码 , 方法 , 机器学习 , 示例
      2025-04-09 09:16:42

      视频 | Python测试开发之调试print代码实例

      视频 | Python测试开发之调试print代码实例

      2025-04-09 09:16:42
      debug , log4j , logback , logging , python
      2025-04-09 09:16:42

      python简单介绍及基础知识(一)

      编程语言,是用来实现某种功能的编写给计算机读取和执行的语言

      2025-04-09 09:16:42
      print , python , 下划线 , 变量 , 变量名 , 编程语言 , 语言
      2025-04-09 09:16:00

      使用Python扩展PAM(part 2)

      在上篇part1 中编译的pam_python.so可以用Python代码进行一些额外的验证操作。动态密码,虚拟账号,都是可行的,只要编写的python鉴权脚本符合相应的PAM规范即可使用。

      2025-04-09 09:16:00
      python , 使用 , 密码 , 配置
      2025-04-09 09:13:27

      1行Python代码,把Excel转成PDF,python-office功能更新~

      1行Python代码,把Excel转成PDF,python-office功能更新~

      2025-04-09 09:13:27
      Excel , pdf , python , 代码 , 程序员
      2025-04-09 09:13:17

      python性能测试之pyperformance

      python性能测试之pyperformance

      2025-04-09 09:13:17
      json , python , Python , 性能 , 文档 , 测试
      2025-04-09 09:13:17

      IronPython 与 c# 交互之导入Python模块的两种方法

      当我们要在C#中调用python时,有时候需要用到python里的一些函数,比如进行一些数学运算,开方,取对数,这个时候我们需要用到python里的math模块(类似C#的命名空间,但概念不完全一样).

      2025-04-09 09:13:17
      python , 函数 , 导入 , 方法 , 模块
      2025-04-07 10:28:48

      如何在交互式环境中执行Python程序

      如何在交互式环境中执行Python程序

      2025-04-07 10:28:48
      python , 命令行 , 缩进
      2025-04-07 10:28:48

      Python网络爬虫真实的URL看来真不能光凭着XHR找

      Python网络爬虫真实的URL看来真不能光凭着XHR找

      2025-04-07 10:28:48
      python
      查看更多
      推荐标签

      作者介绍

      天翼云小翼
      天翼云用户

      文章

      33561

      阅读量

      5235808

      查看更多

      最新文章

      python打印宝塔代码

      2025-04-14 09:24:23

      python四种抽样方法的使用:随机抽样、聚类抽样、系统抽样、分层抽样

      2025-04-09 09:16:56

      python简单介绍及基础知识(一)

      2025-04-09 09:16:42

      视频 | Python测试开发之调试print代码实例

      2025-04-09 09:16:42

      使用Python扩展PAM(part 2)

      2025-04-09 09:16:00

      1行Python代码,把Excel转成PDF,python-office功能更新~

      2025-04-09 09:13:27

      查看更多

      热门文章

      Linux实用命令authconfig和authconfig-tui(备忘)

      2023-03-16 07:49:58

      Python高级变量类型

      2024-09-24 06:30:08

      python学习——面向对象编程

      2023-04-25 10:20:57

      一个简单的http server,处理get和post请求,Python实现

      2023-04-13 09:31:09

      Python数据库测试实战教程

      2023-06-07 07:31:52

      Python编程:生成器yield与yield from区别简单理解

      2023-02-21 03:02:11

      查看更多

      热门标签

      java Java python 编程开发 代码 开发语言 算法 线程 Python html 数组 C++ 元素 javascript c++
      查看更多

      相关产品

      弹性云主机

      随时自助获取、弹性伸缩的云服务器资源

      天翼云电脑(公众版)

      便捷、安全、高效的云电脑服务

      对象存储

      高品质、低成本的云上存储服务

      云硬盘

      为云上计算资源提供持久性块存储

      查看更多

      随机文章

      Python基础 is与==的区别

      Python魔法方法(2):__init __(cls[,*args]) 方法

      Python zip函数及用法

      Python编程:Python中数据类型

      C#编程-18:遍历某一路径下所有文件和文件夹

      Python编程:列表、集合、字典推导式的示例

      • 7*24小时售后
      • 无忧退款
      • 免费备案
      • 专家服务
      售前咨询热线
      400-810-9889转1
      关注天翼云
      • 旗舰店
      • 天翼云APP
      • 天翼云微信公众号
      服务与支持
      • 备案中心
      • 售前咨询
      • 智能客服
      • 自助服务
      • 工单管理
      • 客户公告
      • 涉诈举报
      账户管理
      • 管理中心
      • 订单管理
      • 余额管理
      • 发票管理
      • 充值汇款
      • 续费管理
      快速入口
      • 天翼云旗舰店
      • 文档中心
      • 最新活动
      • 免费试用
      • 信任中心
      • 天翼云学堂
      云网生态
      • 甄选商城
      • 渠道合作
      • 云市场合作
      了解天翼云
      • 关于天翼云
      • 天翼云APP
      • 服务案例
      • 新闻资讯
      • 联系我们
      热门产品
      • 云电脑
      • 弹性云主机
      • 云电脑政企版
      • 天翼云手机
      • 云数据库
      • 对象存储
      • 云硬盘
      • Web应用防火墙
      • 服务器安全卫士
      • CDN加速
      热门推荐
      • 云服务备份
      • 边缘安全加速平台
      • 全站加速
      • 安全加速
      • 云服务器
      • 云主机
      • 智能边缘云
      • 应用编排服务
      • 微服务引擎
      • 共享流量包
      更多推荐
      • web应用防火墙
      • 密钥管理
      • 等保咨询
      • 安全专区
      • 应用运维管理
      • 云日志服务
      • 文档数据库服务
      • 云搜索服务
      • 数据湖探索
      • 数据仓库服务
      友情链接
      • 中国电信集团
      • 189邮箱
      • 天翼企业云盘
      • 天翼云盘
      ©2025 天翼云科技有限公司版权所有 增值电信业务经营许可证A2.B1.B2-20090001
      公司地址:北京市东城区青龙胡同甲1号、3号2幢2层205-32室
      • 用户协议
      • 隐私政策
      • 个人信息保护
      • 法律声明
      备案 京公网安备11010802043424号 京ICP备 2021034386号