蜘蛛蜂优化算法(Spider Wasp Optimizer, SWO)是一种受自然界中蜘蛛蜂行为启发的元启发式智能优化算法。由Mohamed Abdel-Basset等人于2023年提出,算法模拟了雌性蜘蛛蜂的狩猎、筑巢和交配行为,具有独特的更新策略,适用于具有不同探索和开发需求的广泛优化问题。
SWO算法是基于对自然界中雌蜘蛛蜂的狩猎、筑巢和交配行为的复制而提出的。这些行为在算法中被抽象为搜索、跟随与狩猎、筑巢以及交配(通过交叉操作产生后代)等策略,用于在优化问题中寻找最优解。
图1 认识蜘蛛蜂
(1)搜索行为:在优化开始时,算法模拟雌性蜘蛛蜂在搜索空间内随机搜索,寻找最合适的猎物,(即优化问题中的解),这被称为探索阶段。这对应于在搜索空间内随机分布一定数量的雌蜂(即搜索代理)。
(2)跟随和狩猎行为:当发现猎物后,蜘蛛可能会试图逃离中心的球体,而雌蜘蛛蜂则跟随它们,选择最合适的一个进行麻痹并拖拽到巢穴。在算法中,这表现为搜索代理根据当前最优解的位置更新自己的位置。它们以恒定的步长随机探索搜索空间,更新位置公式为:
其中,,a和b是从种群中随机选取的两个指标来确定探索方向。
(3)筑巢行为:蜘蛛蜂将猎物拖到适合猎物和蛋大小的巢穴中。在算法中,这对应于根据当前搜索到的解构建新的解空间或更新解的质量。
(4)交配行为:通过雄性和雌蜘蛛蜂之间的交叉操作产生后代,该操作具有特定的概率(交叉率)。在算法中,这表现为通过组合不同搜索代理的解来生成新的解,以增加解的多样性。
雌蜂有时会找不到从球上掉下来的蜘蛛,因此它们会搜索蜘蛛掉落的确切地点周围的整个区域,公式如下: