src/pso.py

   1 """Particle swarm optimization"""
   2
   3 import random
   4 import multiprocessing
   5 from functools import partial
   6
   7 import lhs
   8
   9 def particle(dimension, bound, v_max, func_d, pos=None):
  10     """Create a new particle."""
  11     if not pos:
  12         position = [2 * bound * random.random() - bound for _ in xrange(dimension)]
  13     else:
  14         position = pos
  15     velocity = [2 * v_max * random.random() - v_max for _ in xrange(dimension)]
  16     value = func_d(*position)
  17     return value, position, velocity, value, position
  18
  19 def move(particle, omega, phi_p, phi_g, v_max, global_best, func_d):
  20     """Move the *particle*."""
  21     _, position, velocity, best_value, best_position = particle
  22     position = [p + v for (p, v) in zip(position, velocity)]
  23     velocity = [omega * v
  24                 + phi_p * random.random() * (b - x)
  25                 + phi_g * random.random() * (g - x)
  26                 for (v, x, b, g) in zip(velocity, position,
  27                                         best_position, global_best)]
  28     velocity = [min(max(v, - v_max), v_max) for v in velocity]
  29     value = func_d(*position)
  30     if value > best_value:
  31         best_value, best_position = value, position
  32     return value, position, velocity, best_value, best_position
  33
  34 def optimize(dimension, boundary, function_d, n_parts, n_turns):
  35     """Optimize *function_d* of given *dimension* in space bounded by
  36     symmetrical *boundary*. Use *n_parts* particles for *n_turn* turns."""
  37     pool = multiprocessing.Pool(None)
  38     v_max = boundary
  39     particles = [particle(dimension, boundary, v_max, function_d, pos)
  40                  for pos in lhs.latin_hypercube(dimension, bound, n_parts)]
  41     gl_best = max(particles)
  42     for _ in xrange(n_turns):
  43         move_p = partial(move,
  44                          omega=0.98, phi_p=2.75, phi_g=3., v_max=v_max,
  45                          global_best=gl_best[1], func_d=function_d)
  46         particles = pool.map(move_p, particles)
  47         gl_best = max(max(particles), gl_best)
  48     pool.terminate()
  49     pool.join()
  50     return gl_best[1]