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智能优化算法-水循环优化算法（WCA）（附源码）

news 2025/8/24 15:16:54

目录
1.内容介绍
2.部分代码
3.实验结果
4.内容获取

1.内容介绍

水循环优化算法 (Water Cycle Algorithm, WCA) 是一种基于自然界水循环过程的元启发式优化算法，由Shah-Hosseini于2012年提出。WCA通过模拟水滴在河流、湖泊和海洋中的流动过程，以及蒸发和降雨等自然现象，来搜索最优解。

WCA的工作机制主要包括：

初始化：随机生成一组初始解，每个解代表一个“水滴”。
流向河流和海洋：水滴根据适应度值向更优解（河流和海洋）移动，模拟水流过程。
蒸发和降雨：部分水滴通过“蒸发”从河流和海洋中消失，然后随机“降雨”到解空间中，以增加搜索多样性。
更新解：根据水滴的新位置更新解，重复上述过程直到满足停止条件。

优点包括：

全局搜索能力：WCA能够有效地探索解空间的不同区域。
鲁棒性强：适用于多种优化问题，包括连续和离散优化。
易于实现：算法设计直观，易于编程实现。

不足之处：

收敛速度：WCA的收敛速度相对较慢，可能需要较多的迭代次数才能找到最优解。
参数敏感性：算法性能受蒸发率和降雨率等参数的影响较大，需要适当调优。
计算成本：对于大规模问题，WCA的计算复杂度较高，可能需要较高的计算资源。

WCA的应用范围广泛，例如：

工程设计：优化机械部件设计、电路设计等，考虑多个性能指标。
资源分配：解决生产调度、物流管理等问题，平衡多个目标。
机器学习：用于特征选择、参数调优等，提高模型性能。
经济金融：投资组合优化、风险管理等，平衡风险与收益。

总之，WCA作为一种有效且独特的优化算法，在处理复杂优化问题方面展现了显著的优势。随着进一步的研究和应用，WCA将在更多领域发挥重要作用。

2.部分代码

%% 水循环优化算法（Water Cycle Alogrithm，WCA）
clc
clear
close all
format long g
%% 参数初始化
objective_function=@(x) Sphere(x); % 适应度函数
LB=-100; % 下限
UB=100; % 上限
nvars=10; % 决策变量的个数
Npop=50; % 种群大小
Nsr=4; % 河流+海洋的数量
dmax=1e-16; % 蒸发条件常数
max_it=1000; % 迭代次数
tic
N_stream=Npop-Nsr;
ind.position=[];
ind.cost=[];
pop=repmat(ind,Npop,1);

toc;
Elapsed_Time=toc;
plot(FF,'LineWidth',2);
xlabel('迭代次数');
ylabel('适应度值');
legend('WCA')
NFEs=Npop*max_it;
Xmin=sea.position;
Fmin=objective_function(Xmin);

3.实验结果