T E L KO M NI K A ,  V o l. 1 4,  N o. 3,   S ept em ber   20 16,  pp.  10 35 ~ 104 1   I S S N :  1 693 - 6 930 ac c r edi t ed  A   b D IK T I,  D e c r e e  N o 58/ D I K T I / K ep/ 2013   D O I :   10. 12928/ T E LK O M N I K A . v 1 4 i 3 . 3591      10 35       R ec ei v ed   M ay   2 ,  2 01 6 ;  R e v i s ed  J u ly   1 4 ,  2 01 6 ;  A c c ep t ed  Ju l y  30 ,  201 6   A n   Im p r o v e d   A d ap t i v e Nic h e D if f er e n t ial E v o lu t io n   A l g or i th m       H u i  W a n g * ,  C h a n g to n g  S o n g   E l ec t r on &  I nf or m at i on D ep ar t m ent ,  Z he nj i ang C o l l e ge,  Z he nj i a ng 2 1200 0,  C hi na   * C or r es po ndi ng a ut hor ,   e - m ai l :  f l @ dnz s . net . c n       A b st r act   D i f f er en t i al   e v o l ut i on  ( D E )   al gor i t hm   i s   r a ndom   s e ar c al gor i t hm   by   r ef er r i ng  t t he  nat ur a l   genet i c   a nd  na t ur a l   s e l ec t i on  m ec hani s m   of   t h bi o l og i c a l   w or l an i t   i s   u s ed  t pr o c es s   t he  c om p l i c at ed   non - l i near  pr ob l em s   w h i c ar e  di f f i c ul t  t be s ol v ed b y  t r a di t i onal   c om put at i o nal  m et hod s .   H ow ev er ,   s ub j ec t   t o i t s  ow n m ec h ani s m  and s i ngl e s t r u c t ur e ,  t he ba s i c  D E  al gor i t hm  i s  eas y  t o get  t r a pped i n t o l o c al   opt i m um   and  i t   i s   d i f f i c u l t   t h andl h i gh - di m en s i on al   an c om pl i c at ed  op t i m i z at i on  pr ob l em s .   I or der   t enhan c t he  s ear c per f or m anc of   t he  D E   al gor i t hm ,   t hi s   paper   u s e s   t he  i dea  of   ni c he ,   dec om po s e s   t he   ent i r e  po pul at i o n i nt s e v er a l   ni c h es  ac c or d i ng  t o  t he  f i t nes s ,  p er f or m  p opu l at i on  s el ec t i o n by  i n t egr at i n g   t he opt i m um  r es er v at i on s t r a t egy  t o r eal i z e t he opt i m al   s el ec t i on  of  ni c he ,  adj us t s  t h e f i t ne s s   of  t he   i ndi v i d ual   of  t he  pop ul at i on,  de s i gn s  t h e ad apt i v c r os s o v er  a nd m ut at i on op er at or s  t o m ak e t he  c r os s o v er   and m ut at i on  pr oba bi l i t i es   c ha nge w i t h t he  i nd i v i dua l  f i t nes s  and e nhan c e s  t he  abi l i t y  of   D E  al gor i t hm  t o   j um p out  of   t he  l o c al   opt i m al  s ol ut i on.   T he  ex per i m ent  r es ul t   of  be nc hm ar k  f u nc t i on  s h ow s  t hat  t h e m et h od   of  t hi s  p aper   c a n m ai nt ai s o l ut i o n d i v er s i t y ,  e f f e c t i v el y  a v oi d pr em at ur c o nv er gen c e a nd en han c th e   gl oba l  s ear c h a bi l i t y   of  D E  a l g or i t hm .     Ke y w o rd s di f f er e nt i a l  e v ol ut i on,  n i c h e al gor i t hm ,  ada pt i v c r os s ov er ,  ad apt i v e m ut at i o n     C o p y r i g h t   ©   20 16 U n i ver si t a s A h mad  D ah l an .  A l l  r i g h t s r eser ved .       1 .  I n tr o d u c ti o n   I n t he f i e l d of  i nf or m at i on  s c i enc e,  e v o l ut i on ar y  c om put at i o n,   w h i c h i s  af f ec t ed b y  t h e   nat ur a l  s el ec t i on m ec hani s m  of  “ s ur v i v al  of  t he f i t t es t  and t he t r ans m i s s i on r ul es  of  genet i c   i nf or m at i on,  t ak es  t he  pr o bl em s  t o be  s ol v ed  as  t h e en v i r onm ent  an d s ear c h es  t he  opt i m al   s ol ut i on t hr ou gh n at ur a l  e v ol ut i o n f r o m  t he popu l at i o n  f or m ed b y  t he p os s i b l e s ol ut i o ns .  A s  a  uni v er s a l  o pt i m i z at i o n a l go r i t hm  bas ed o n n at ur a l  s e l ec t i on  an d g ene t i c  t heor y ,  D E   al gor i t hm   has   been  s uc c es s f ul l y   a pp l i ed  i m an y   f i e l ds .   A l t ho ug D E   al gor i t hm   has   m an y   adv ant ages   i s ol v i ng  t h opt i m i z at i on  pr o bl em s ,   t her i s   s t i l l   s om r oom   t be  i m pr ov ed.   F or   ex a m pl e,   i t   f ai l s   t m ai nt ai p opu l at i on   d i v e r s i t y   a nd  i t   i s   eas y   t get   t r appe i nt l oc a l   ex t r em p oi nt s   of   m ul t i - peak   f unc t i on  [ 1] .   I w or d,   D E   a l g or i t hm   i s   not   m at ur el y   de v e l op ed  y et ;   t her ef or e,   c ont i nu ous   r es ear c h i s  r e qui r ed s o  as  t ex pan d t h app l i c at i o n  f i el ds   of  D E   al g or i t hm .  A s  an ef f ec t i v e   appr o ac t s o l v m ul t i - pe ak   opt i m i z a t i o pr o bl em s ,   ni c he  has   dr a w ex t e ns i v at t en t i o a nd  i t   has   bec om r es ear c f o c us   i D E   a l gor i t hm .   N i c he   m et hod  c an  r ed uc t he  di s t ur banc a nd   t he c om bi nat i on  of   D E   al g or i t hm   c an  m a k up  f or  t he def ec t s   of   D E   a l g or i t hm   i s ol v i ng  l oc a l   ex t r em u m   and  i t   h as   c er t ai n   ad v a nt ag es   i s ol v i ng   m ul t i - m odal ,   hi gh l y - d i m ens i ona l ,   m ul t i - obj ec t i v e a nd  d y n am i c  c o m pl i c a t ed  opt i m i z at i on  pr ob l e m s  [ 2,   3 ].    B as ed  on p opu l at i on  di f f er enc e,  D E   al g or i t hm  w as  pr opos ed  b y  R ai ner  S t or n and   K en net P r i c i n t h y e ar  of  1996 and  i t s  bas i c  i de a i s  t o obt ai n t he  i nt er i m   popu l at i o n b y   r eor gan i z i n g t he d i f f er enc es  of  i ndi v i du al s  of  t he c ur r ent  popu l at i o n and o bt ai ns  a ne w   gener at i on  of   popu l at i o t h r ough   t h c om pet i t i on  of   of f s pr i ng  i nd i v i d ual s   a nd  p ar ent   i ndi v i du al s .   I t h D E   al gor i t hm ,   t he  m ut at e i nd i v i d ua l s   ar e   f or m ed  t hr oug t he   m u t at i on   o per at i on   of   t h e   par ent   i nd i v i d ual s ,   t hen,   i t   per f or m s   c r os s ov er   oper at i on  bet w een  t he  par ent   i ndi v i dua l s   and  t h e   m ut at ed i n di v i dua l s  b as ed  on c er t ai n pr o bab i l i t y   an d pr o duc es  t es t  i n di v i du al s .  A f t er  t ha t ,   i t   c onduc t s  gr eed y  s e l ec t i on  oper at i o n on  t he par e nt  i n d i v i du al s  an d t he t es t  i nd i v i d ual s  ac c or di n t t he  f i t n es s ,   r et ai ns   t he  b et t er   i ndi v i du al s   an r ea l i z es   t he  po pu l at i on  ev ol ut i on .   H o w e v er ,   D E   al g or i t hm  has  s uc h pr ob l e m s  as  bad l oc a l  s ear c a bi l i t y ,  l o w  s ear c ef f i c i enc y   i n t h e pos t   e v o lu t io n   p has e  an d pr em at ur e c o nv er ge nc e ,   w hi c h  s el ec t i on  m et hods  t o  us e has  be en  a   di f f i c ul t y   f or   D E   al gor i t hm   al l   t he  t i m s as   t r et ai t he  ex c el l ent   i nd i v i du al s   an m ai nt a i t he   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   14 ,  N o 3,   S ept em ber  2016  :   10 35     1 041   1036   popu l at i o n d i v er s i t y   [ 4] .  N i c he t ec hno l o g y   has  be en  pr op os ed  i n  t he  n i c he  i m pl e m ent at i o n   m et hod bas ed on pr e - s el e c t i on m ec hani s m  b y  C a v i c hi i n t he  197 0s  f or  t he f i r s t  t i m e.  T he  c r eat ur e i n t h e n at ur a l   w or l l i v es   w i t h t he  i nd i v i dua l s   and  pop ul at i on  w i t h s i m i l ar  s hapes  an d   f eat ur es   t o   i t s   o w n ,   i nc l u di n s el ec t i n m at es   an pr od uc i ng   o f f s pr i ng u nder   s uc h   nat ur al   r ul es   and  l a w s ,  t h e n at ur a l   w or l d   gr adu al l y   de v e l o ps  an d e nr i c hes .  N i c h e t ec hno l og y   dec om pos es  t he  gene t i c   i n di v i dua l s   of   eac gener at i on  i n t s ev er al   k i nds ,   s el ec t s   c er t ai i n di v i du al s   w i t b i g ger   f i t nes s  f r o m  eac k i nd as  t h e   ex c el l e nt  r epr es ent at i v es   t o f or m  a popul a t i o n and pr oduc es  a ne w   popu l at i o w i t h i t he  pop ul at i o n a nd am ong  di f f er ent  p opu l a t i o ns  t hr o ugh   c r os s ov er  an d   m ut at i on  [ 5] .   T hi s  paper  f i r s t l y   ana l y z es  t he c har ac t er i s t i c s  of  s uc h oper at i ons  as  c r os s ov er ,   m ut at i o n   and s e l ec t i on  of  D E  al gor i t hm .   T hen,  i t   i nt r od uc es  ni c he t ec h no l og y   i nt D E   al go r i t hm ,  per f or m s   s t r uc t ur al  des i gn of  ni c he  di f f er ent i al  a l gor i t hm ,  us es  adapt i v e pr oba bi l i t y  s t r at eg y   i n t he   c r os s ov er  an d m ut at i o n of   D E  a l g or i t hm ,  ens ur es   ac c el er at e d   e v ol ut i onar y   opt i m i z at i on  of  t he   ent i r pop ul at i on i n t h e ear l y   e v ol ut i on p has e a nd a v o i ds  dam age on t he  pop ul at i on opt i m i z at i o n   i n t he pos t  e v o l ut i on s o as  t m ai nt a i n t he p opu l at i o n di v er s i t y ,  r et ai ns  c er t ai n d i s t anc e bet w een   t he i nd i v i d ua l s ,   c r eat e a  n i c he e v ol ut i onar y  e nv i r onm ent  a nd  i m pr ov e t h e c on v er genc e s p eed     and  t he  gl oba l   s ear c per f or m anc of   D E   al g or i t hm .   T he  f i nal   ex p er i m ent   r es ul t   pr ov es   t hat   t he   m et hod of  t hi s  p ap er  has  s t abl e c on v er g enc per f or m a nc e an d h i g her  c om put at i o n ef f i c i enc y   i n   so l v i ng  c om pl i c at ed  opt i m i z at i o n pr o bl em s .       2.  O p er at i o n o f D i ffe r e n ti a l  E v o l u ti o n   A l g o r i th m   A s s um e t hat  t he c ur r ent  e v ol ut i o n gen er at i on  i s   t ,  t he p opu l at i on s i z i s   NP ,  t he s pac di m ens i on i s   D ,  t h e c ur r ent   popu l at i o n i s   { } 12 () , , , tt t NP X t x x x = L   and   ( ) 12 , ,, t t t t i i i iD x x x x = L   is  t h e   th i   i nd i v i d ua l  of  t he  po pul at i o n.  P er f or m  t he f ol l o w i n g t h r ee op er at i ons  o n e ac h i n di v i d ua l   t i x   su cce ssi v e l y .   ( 1)   Mut at i o n   D E  a l gor i t hm  adds  t h w e i ght ed  di f f er enc e v ec t or  b et w ee n t h e t w o m e m ber s   of  t he   popu l at i o n t o t he  t hi r d m em ber  t o pr oduc e  n e w   par a m et er  v ec t or  a nd  t hi s  op er at i o i s  c al l e d   m ut at i on.  E v er y  i nd i v i d ua l   t i x   w i l l  pr o duc e t he m ut at i on  i n di v i d ua l   12 (, , , ) t tt t i i i iD v vv v = L   ac c or di ng  t o   t he f or m ul a bel o w   [6 ]     1 23 ( )  1, 2 , , tt t t ij r j r j r j v x x x j D λ = +− = L                                                                                     ( 1)     I n t h i s  f or m ul a,   1 11 1 12 ( , ,, ) t tt t r r r rD x xx x = L 2 22 2 12 ( , ,, ) t tt t r r r rD x xx x = L   and   3 3 3 3 12 ( , ,, ) t tt t r r r rD x xx x = L   ar e t hr ee  i nd i v i dua l s   r and o m l y  s el ec t ed f r om  t he pop ul at i o n an d   12 3 rr r i λ   is  a  s c a lin g   f ac t or  w i t h a r ang e of   [ 0, 2 ] .     ( 2)   C r os s ov er   D E  a l gor i t hm   m i x es  t he par am et er  of  t he  m ut at i on  v ec t or  a nd t h e pr ed ef i ne d  t ar get   par am et er  and pr oduc es  t h e t es t  v ec t or  ac c or di n g t o c er t ai n r u l es ,  k now n as  c r os s ov er .  T he t es t   in d iv id u a 12 (, , , ) t t t t i i i iD u uu u = L   c an  be  pr oduc e ac c or di n t t h m ut at i o i nd i v i dua l   t i v   and  t he   par ent  i n di v i dua l   t i x   and       i   o r   i f   a n d t ij j t ij t ij j v r and C R j r and u x r and C R j r and ≤= = >                                                                                  ( 2)     I t h i s   f or m ul a,   r and   i s   a   r and o m   nu m ber   w i t hi t h s c op of   [ 0 , 1] ,   CR   i s   c o ns t ant   w it h in   [ 0 , 1] ,   w h i c h i s  c a l l e d c r os s ov er  f ac t or  an j r and   i s  a r an do m  i nt eger   w i t hi [ 1, ] D [ 7] .   ( 3)   S el ec t i on   I f  t he c os t  f unc t i on  of  t he  t es t  v ec t or  i s   l o w er  t ha n t hat  of  t h e t ar g et   v ec t or ,  t h e t es t   v ec t or   w i l l   r e pl ac t he  t a r get   v ec t or   i t he  n ex t   g ener at i o n.   T he  f i nal   oper at i o i s   c al l ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI K A     I S S N :  1 693 - 6 930       A n I mpr ov ed  A dapt i v e N i c h D if f e r e n t ia l E v o lu t io n  A lg o r it h m   ( H u i  W ang )   1037   s el ec t i on,   w h i c h i s  t o s el ec t  t he i n di v i dua l   w i t t he b es t  f i t nes s   f r o m  t he par ent  i n di v i dua l   t i x   and   t he t es t  i n di v i dua l   t i u   as  t he  i n di v i d ua l   1 t i x +   of  t he nex t   gen er a t i on   [ 8] .     1   i f     () ()    ot he r w i s e t tt i ii t i t i x fit x fit u x u + < =                                                                                           ( 3)     I n t h i s  f or m ul a   ( 3) () fit   i s  t he f i t nes s  f unc t i on.   F ig ur 1 i s  t he s c hem at i c  f or  D E  a l g or i t hm  t o per f or m   opt i m i z at i o n s ear c h o n m ul t i - peak   f unc t i on.         ( a)     ( b)     (c )     F i gur e 1.   O pt i m i z at i on s e ar c h of  di f f er ent i al   e v ol ut i on  a l gor i t hm  on m ul t i - peak  f unc t i on       3.  D e si g n   o A d a p ti v e  N i c h e  D i ffe r e n ti a l  E v o l u ti o n   A l g o r i th m   T he bas i c  i dea  of  ada pt i v e   ni c he  di f f er ent i al   ev ol ut i on  al g or i t hm  i s  t adj us t  t he  f i t nes s  of   eac i n di v i dua l  f r o m  t he popu l at i on  b y   r ef l ec t i ng  t h e s i m i l ar i t i es   of   t hes i ndi v i d ual s ,   b as ed on   w hi c h t he a l gor i t hm  c an per f or m  s el ec t i on o per at i on an d r ea l i z e t he e v o l u t i on  oper a t i on   env i r onm ent  of  n i c he.  T he r adi us  of  t he  ni c h e i s   of  gr e at  i m por t anc e.   I f  i t   i s  t oo  s m al l ,  t her e m a y   be t oo m an y   ni c hes   w h i l e i f  i t  i s  t oo bi g ,  m an y  s m al l  ni c hes  c an be s een as  one n i c he an d i t   w i l l   af f ec t   t he  ev ol ut i on  pr oc es s   of   t he  ni c he   [9 ] .   T he  H a m m i ng  di s t anc of   an y   t w o   i nd i v i d ual s   i X and  j X i a t h e po pu l at i on  i s  s ho w as :     ( ) 2 1 ( 1 , 2..., 1 , 1 , ..., ) M ij i j ik jk k d X X x x i MN j i MN = = = = +− = + +                 ( 4)     i X   and  j X   ar e t he  th i and  th j   i n di v i d ual s  r es pec t i v el y  a nd  N   i s  t he num ber  of  t he  in i t ia l p o p u la t io n s .   U s ual l y ,   a f unc t i on  w hi c i n di c at es  t h e r el at i ons h i p de g r ee of  di s t anc e of  t w o i nd i v i dua l s   i n t he p opu l at i o n i s  c a l l ed s har i n g f unc t i o n a nd  i t  i s  m ar k ed as   (, ) Pi j .     (, ) 1 (, ) / P i j d i j p =                                                                                                                          ( 5)     I n t h i s  f or m ul a,   ij d   i s  t he r e l at i ons hi p of  t he  di s t a nc e be t w een  i nd i v i d ua l   i   and i nd i v i d u al   j .   S har i ng  de gr ee  i s   a m eas ur em ent  t o m eas ur e t he  de gr ee  of  s har i n of  a  c er t ai n   i nd i v i d ual   i n t he p opu l at i o n and i t  i s  def i n ed as  t he s um  of  t he s har i ng f unc t i ons  of   t hi s  i nd i v i dua l   and  ot her   i n di v i dua l s  of  t he  popu l at i o n.  I t   i s  dem ons t r at ed as  f ol l o w s   w i t h   i S .       1 ( ) , 1 , 2 , ..., N i ij j S Sd i N = = =                                                                                                      ( 6)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   14 ,  N o 3,   S ept em ber  2016  :   10 35     1 041   1038   I n t h i s  f or m ul a,   N   i s  t he  pop ul at i o n s i z e.   A s s um t hat   t he  f i t nes s   of   t he  i ndi v i du al   i   is   i F   and  t h p opu l at i on  s i z i s   N ,   t hen  t he   pr oba bi l i t y   i P   f or  i ndi v i du al   i   t o  be s e l ec t ed  i s :     1 / ( ) ( 1, 2 , , ) N ii i i PF F i N = = = L                                                                                   ( 7)       Start End Initialize the population the algorithm parameters ,  clarify the  decoding and encoding schemes Evaluate every individual of the current population s Whether the convergence criterion is  met or not ? Obtain the initial population and determine the number of samples Perform the adaptive operations of  crossover Perform the  adaptive  operations  of  mutation Output the optimization  result Perform niche elimination operation on the new population formed  by N g roups Y N ... ... Use selection and give higher probability to the individual with higher  performance select M different individuals and form the individual set  to the mating pool     F i gur 2 .   F l o w c h ar t  of  opt i m i z at i on  op er at i ons  of  ad a pt i v ni c he  di f f er ent i al   ev ol ut i o n   a l gor i t hm       T he   s t eps  of  adapt i v e n i c he  di f f er ent i a l  e v o l ut i on  al g or i t hm  ar e c l ar i f i ed as  f ol l o w s :   ( 1)  S et  t h e e v o l u t i o gen e r at i on  c ou nt er   1 t ,  r an dom l y   pr oduc e   N   in i t ia l in d i v i d u a ls   and f or m  t he i ni t i a l  p opu l a t i on   ( ) Pt ,  i n i t i al i z e t he c r os s ov er  pr ob abi l i t y     c P   and  t he  m u t at i o n   pr oba bi l i t y   m P .   ( 2)   O bt ai t he  f i t nes s   of   ea c i nd i v i du al   ( ) ( 12 ) i Ft i N   and  m ai nt a i n   t he  i n di v i du al   ma x X   w i t h  t he  m ax i m u m   f i t nes s .   ( 3)  A dj us t   c P   and  m P   ac c or di n g t o F or m ul as  ( 4) - (6 ).   R and om l y  s el ec t  t w o  i ndi v i dua l s  f r o m  t he p ar ent   po p ul at i o of  eac h n i c he.   R et ai n  t he   in d iv id u a ls   w it h   b ig   f it n e s s ,   i or der   t ens ur t he  c r o s s ov er   qua l i t y ,   t he  c r os s ov er   pr obab i l i t y   i s   pr oduc e d i n t h e ad apt i v w a y   and  t he  ad apt i v e c r o s s ov er  pr ob ab i l i t y  i s  d et er m i ned b y   t he   f ol l o w i ng f or m ul a.       1 ma x ma x 1 1 ( )/ ( ) ( 0 , 1] ca ca c ca ff k ff ff P k ff k −− = <                                                           ( 8)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI K A     I S S N :  1 693 - 6 930       A n I mpr ov ed  A dapt i v e N i c h D if f e r e n t ia l E v o lu t io n  A lg o r it h m   ( H u i  W ang )   1039   I n t h i s  f or m ul a,   ma x f   and  a f   ar t he m ax i m u m  f i t nes s  and t he a v er a ge f i t n es s  of  t he  par ent   ge ner at i on r es pec t i v el y  an c f   i s  t he  bi gge r  f i t n es s  of  t w i n di v i dua l s  t be c r os s - ov er ed.   N on - un i f or m   m ut at i on o per at i o n i s  us ed  and t he m ut at i on pr oba bi l i t y  i s  c ont r o l l ed  b y  t h e   ev o l ut i o n d egr ee  i n or d er  t o  guar a nt e e t he m ut at i on  qu al i t y .  T he ad apt i v e m ut at i o n pr ob ab i l i t y  i s   det er m i ned b y  t he f o r m ul a bel o w .     2 ma x ma x 2 2 ( )/ ( ) ( 0 , 1] m a m a m m a ff k ff ff P k ff k −− = <                                                      ( 9)     I n t h i s  f or m ul a,   ma x f   and  a f   ar t he m ax i m u m  f i t nes s  and t he a v er a ge f i t n es s  of  t he  par ent   po pul at i on r es p ec t i v el y  an m f   i s  t he f i t nes s  of  t he  i nd i v i d ua l  t be m ut at ed .   ( 4)   S el ec t i on  o per at i o n.   U s s el ec t i on  an gi v h i gh er   pr obab i l i t y   t t he  i nd i v i du a l   w i t h   hi g her  per f or m anc e,  s el ec t   M   di f f er ent  i ndi v i du al s  ac c or di n g t o F or m ul a ( 7)  and f or m  t he  i nd i v i d ual  s et  t o  t he  m at i ng  poo l  an d o bt a i n t he  ne w   po pul at i on.          ( 5)   C on v er g enc c r i t er i o j udgm ent .   I f   t he   c on v er g en c c r i t er i o i s   no t   m et ,   upd at t he   c ount er   1 tt =+   an r et a i t he   be s t   i nd i v i d ua l   d i r ec t l y   i nt o   t h nex t   gen er at i on,   obt ai t he  f i t nes s ()   i fit t   of  eac h i ndi v i d ual ,  r et ai n  t he c ur r ent  opt i m al  i nd i v i dua l   ma x () X t   and t ur n t o S t ep 3,   ot her w i s e,  o ut p ut  t h e o pt i m al   l a y out  r es ul t.   B as ed  on  t he  ab ov e a na l y s i s ,  F i g ur 2  i s  t he f l o w c har t  of  t he  opt i m i z at i on o per at i ons  of   adap t i v e ni c he   di f f er ent i al  e v o l ut i on al gor i t hm .           4 .  E x p e r i m e n t S i m u l a ti o n   a n d  A n al ysi s   4. 1 .  T est   F u n c ti o n   I n or der  t t es t   t he per f or m anc es  of   A NDE   s uc as   t he  ab i l i t y  t o ov er c om pr e m at ur c onv er g enc an d t h e g l ob al  o pt i m i z a t i o n c ap ab i l i t y ,  f our  f unc t i o ns  s ho w e d b y  F or m ul ( 10)  t o   F or m ul a ( 13)  ha v e  be en  s el ec t ed  as  t he  t es t  f unc t i ons .   A m ong t h em ,   1 f   i s  a  s i ngl e - pe ak   f unc t i on w hi l 24 ff   ar e m ul t i - pe ak   f unc t i ons .   S ee  t he i r  r es p ec t i v e c har ac t er i s t i c s  i n  T abl 1.       ( ) 2 1 11 ni j ij fx x = =  =   ∑∑                                                                                                             ( 10 )     ( ) [ ) 4 2 1 0, 1 n i i f x i x r andom = = +                                                                                                   ( 11)     ( ) 2 3 11 1 1 20 e xp 0.2 e xp c os 2 20 nn ii i i fx x x e n n π = =   = ++      ∑∑                                         ( 12)     ( ) ( ) 2 4 1 10 c os 2 10 n i i i fx x x π =  = −+                                                                                        ( 13)       T abl e 1.    C har ac t er i s t i c s  of  t es t  f unc t i ons   F unc t i on   V ar i abl e r ange   V ar i abl e l engt h   G l obal   opt i m al  s ol ut i on   1 f   [ - 100, 100] n   8   0   2 f   [ - 1. 28, 1. 28 ] n   10   0   3 f   [ - 32, 32] n   10   0   4 f   [ - 5. 12,  5 . 12] n   12   0     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   14 ,  N o 3,   S ept em ber  2016  :   10 35     1 041   1040   1 f   i s   c o nt i nuo us   s i n gl e - pea k   f unc t i on.   S ur r ou nd i ng   t he   v a l l e y   i s   t he  r e l at i v el y   s m oot h   s ur f ac e and i t   i s  m ai nl y  us e d   t o t es t  t he  op t i m i z at i on  ac c ur ac y  of  t he  al g or i t hm .   2 f   has  m an y  un ev enl y   di s t r i but e d pe ak s ,  w hi c h  ha v di f f er ent  l en gt hs .  I t  has  s e v er a l   l oc al  m ax i m u m  and  m i ni m um  and a hug e os c i l l a t i o n.     3 f   has  a  m ul t i - peak   and  m ul t i - v a l l e y  s ur f ac e and  i t   h as  one  an d o nl y  o ne  opt i m al   ex t r em u m .  B es i des ,  i t  h as  t he s pa t i a l   di s t r i but i on  of  di f f er ent   hei ght s   and  pe ak s  and i t  i s  us u al l y   us ed  t m eas ur t he   per f or m anc of   t he  s ear c a l gor i t hm   i pr oc es s i ng  t h op t i m i z at i on   pr obl em s  w i t h m an y   noi s es .     4 f   has   s t r o ng  os c i l l at i on  as   w el l   as   m an y   t r a ps .   D u t t he   os c i l l at i o an t h m an y   l oc al  o pt i m al  poi nt s  s ur r oun di n g t he gl oba l  opt i m al  poi n t ,  i t  c an t r i c k  and  m i s gui de t he pop ul at i on   s ear c h i nt o l oc al   opt i m a l  po i nt s  a nd  i t  i s   qui t e d ec ept i v e t o t he  al g or i t hm .           ( a)   T es t  f unc t i on  1     ( b)   T es t  f unc t i on  2       ( c )   T es t  f unc t i on 3     ( d)   T es t  f unc t i on  4     F i gur 3.  T hr ee - di m ens i on al  s ur f ac es  of  f our  t es t  f unc t i ons         F r o m   t he  abo v an al y s i s ,   i t   c an  be  s een  t h at   t h f our   f unc t i ons   of   14 f f   ar gener a l l y   r epr es ent a t i v and  t he y  c a n be  us ed t o t es t   t he  opt i m i z at i on  per f or m anc e of  t he a l gor i t hm .       4 . 2 .  C o m p a r i s o n  o f g l o b a l  o p ti m i z a ti o n  p e r fo r m a n c e   T abl e 2  i s  t he  s t at i s t i c   c o m par i s on of  t h e g l ob al  opt i m i z at i on p er f or m anc e af t er   r epeat i n 30  t i m es   on  ev er y   t es t   f unc t i on  w i t A N D E   and  B D E   w h en  t he  m ax i m um   i t er at i on  i s   500.   ,, be s t w or s t m e an   and  st d   ar t he  op t i m al   s ol ut i on,   t he  w or s t   s ol ut i on,   t he  m ean  v al ue  a n d   t he m ean s quar e er r or .  T abl e 2   i s  t he s t at i s t i c   c o m par i s on of  t he gl ob al  opt i m i z at i on   per f or m anc e         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI K A     I S S N :  1 693 - 6 930       A n I mpr ov ed  A dapt i v e N i c h D if f e r e n t ia l E v o lu t io n  A lg o r it h m   ( H u i  W ang )   1041   T abl e 2.   S t a t i s t i c  c om par i s on of  t he  gl oba l  o pt i m i z a t i o n per f or m anc e   F unc t i on   A l gor i t h m   B e s t   W or s t   M ean   S td   1 f   B DE   0 . 9515 × 10 - 4   3. 6 × 10 - 4   1. 8271 × 10 - 4   8. 7625 × 10 - 5   A NDE   1 . 3826 × 10 - 5   2. 3 × 10 - 4   6. 5533 × 10 - 5   6. 6382 × 10 - 5   2 f   B DE   1. 2 × 10 - 6   0. 0 822   0. 0 232   0. 02 47   A NDE   1. 0167 × 10 - 5   5. 85 e - 4   1. 9 288 × 10 - 5   1. 1 6 36 × 10 - 4   3 f   B DE   3. 2774   7 . 7320   5. 3260   0. 6 552   A NDE   2 . 5453   5. 0036   3 . 8558   0. 8 7 49   4 f   B DE   1 .8 966   8 . 99 63   4 . 875 6   0. 5 4 66   A NDE   2 . 9628   8. 2558   5 . 1885   0. 5 0 73       I t  c an be s een f r o m  t he  dat a i n T abl e 2 t h at  A N D E   has  t he b es t  opt i m i z at i on   per f or m anc w h i l BD E   ha s   t he  w or s t   and  t ha t   A N D E   c an  j u m out   of   t he  l oc al   opt i m um   m or e   ef f ec t i v el y ,  r ed uc e t h e pr e m at ur e c onv er ge nc e a nd s ho w  s t r on g o pt i m i z at i o n per f or m anc e.     As   f or   1 f ,  A N D E   has  s i m i l ar  per f or m anc w i t h B D E ,   how ev e r ,   BD E   has   dr opp ed  i nt o   t he d eep  pi t  s ur r o und i ng  t h e gl oba l  o pt i m u m  i n 30 ex p er i m ent s .  T her ef or e,  c o m p ar ed  w i t BD E A N D E  has   bet t er  per f or m a nc e t ov er c om e l oc al  o pt i m i z at i on.     F or   2 f   and   3 f ,   t he  av er age  i t er at i o ns   of   A N D E   ar b i g ger   t han  t hos of   BD E   bec aus e   2 f   an d   3 f   ha v e  pl ent y   of  l oc a l   o pt i m al  po i nt s  an A N D E  c a n j um p out   of  t he  l oc a l   opt i m i z at i on,   l ea di n g t o t he  i nc r eas e  of  a v er ag i t er at i o ns .  B es i d es ,   i t  c an  a l s o b e s ee i t he  e x per i m ent  t hat   w hen t he c y c l i c  i t er at i ons   i nc r eas e,   A N D E  c an h av e   m or e gl ob al  o pt i m al  s ol ut i ons  b ut   BD E   bar el y  c h ang es .           5.   C o n c l u s i o n   B as ed  on  t he  s h or t c om i ngs   and  f l a w s   of   D E   a l go r i t hm   i t heor y   a nd  app l i c at i on   t ec hno l og y ,   t hi s   pap er  has   i nt r oduc e d n i c he  and  s har i n g de gr ee  i n t he  opt i m i z at i o n c om put at i o n.   B es i d es ,  i n t h e e v o l ut i on  pr oc es s ,  i t  h as  l i m i t ed t he  i nc r eas e of  ot her   i n di v i dua l s  b y   a dj us t i ng  t he   f i t nes s  of  eac h i ndi v i du al   and c r eat e d n i c he e v o l ut i o n en v i r o nm ent .  I n t he m ean w h i l e,  i t  h as   us ed c r os s ov er   and  m ut at i on  oper at or s ,   w h i c h ar good  f or  t he d i v er s i t y  of  t he p opu l at i o ev o l ut i o n,   an i m pr ov ed  t h s ear c al gor i t h m   of   t he  al g or i t hm .   T he  ex per i m ent   s ho w s   t hat   t h e   al g or i t hm  pr opos ed  b y   t hi s  pa per  ef f ec t i v e l y  m ai nt ai ns  pop ul at i on d i v er s i t y ,  h as  f as t er   c onv er g enc r at e,   j um ps   out   f r o m   t he  l oc al   opt i m u m ,   al l ev i at es   pr em at ur i t y   an s ho w s   s t r onger   opt i m i z at i o n p er f or m anc e .       R ef er en ces   [1   Li ng j uan  H o u,   Z h i j i ang  H ou .   A   nov el   di s c r et d i f f er e nt i al   ev ol ut i o al g or i t hm .   T E L KO M N I KA   I ndon es i an J our nal  of   E l ec t r i c al   E ng i ne er i ng .   20 13;  11( 4) :   1 883 - 18 88 .   [2   D ex uan Z ou,  J i anhu W u ,  L i qun G ao,  S t ev en Li .  A  M od i f i ed D i f f er ent i al  E v ol ut i on  A l gor i t h m  f or   U nc on s t r ai ned  O pt i m i z at i o n P r obl e m s .   N eur o c om put i ng 201 3 120( 23)   : 469 - 481.     [3   C am i l S i l v de  M agal h ães ,   D i ogo  M ar i nho   A l m ei d a,   H e l i J os é  C or r ea  B ar bo s a,   Laur e nt   E m m a nuel   D ar denn e.  A  D y nam i c  N i c hi ng G enet i c  A l gor i t hm  S t r at e gy  f or  D oc k i ng H i g hl y  F l ex i bl e Li g and s I nf or m at i on S c i en c e s 20 14 2 89( 24) :   206 - 224.     [4   Li nda   S l i m an i ,   T ar ek   B ou k t i r ,   A l ger i a.   O pt i m al   P ow er   F l ow   S ol ut i on  o f   t h A l g er i a E l e c t r i c al   N e t w or k   us i n g D i f f er ent i al  E v ol ut i on A l gor i t h m .   T E LK O M N I K A  I ndones i a n J ou r nal  o f  E l ec t r i c al  E ngi ne er i n g 2012;  10( 2) :   1 99 - 210 .     [5   M os t af a Z   Al i ,  N o o r H   A w ad.  A  N ov el  C l as s  o f  N i c h e H y br i d C ul t ur a l  A l go r i t h m s  f or  C ont i nu ou s   E ngi ne er i n g O pt i m i z at i on .   I nf o r m at i on S c i en c e s .   2 014 267( 2 0) :   158 - 190 .   [6   M oham m ad H   M or adi ,  M oham m a d A bedi ni ,  S M   R ez T ous i ,  S   Ma hdi  H os s ei n i an.  O pt i m al  S i t i n g and  S i z i ng  of   R enew abl E ner gy   S our c e s   an C har gi ng  S t at i o ns   S i m ul t a neo us l y   B a s ed  on  D i f f er en t i a l   E v ol ut i on   A l g or i t h m .   I nt er n at i o nal   J our nal   of   E l ec t r i c a l   P ow e r   &   E ner g y   S y s t em s .   20 15 73 ( 12) :   1 015 - 1024.     [7   M ar t i n K ot y r ba,  E v V ol na,  P et r  B uj o k .  U nc onv ent i ona l  M o del l i ng of  C o m pl ex  S y s t em  v i a C el l u l ar   A ut om at a a nd D i f f er e nt i a l  E v ol ut i on .   S w ar m  and E v o l ut i onar y  C om put at i on .   2 015 25( 12) :   52 - 62.   [8   C ar l os  S eg ur a,  C ar l o s  A   C oel l o C oel l o,  A l f r edo G   H er nánd e z - D í az .  I m pr ov i ng T he   V ec t or  G ener at i on   S t r at egy  of  D i f f er en t i a l  E v ol ut i on f or   Lar ge - S c a l e O pt i m i z at i on .   I n f or m at i on S c i en c es .   20 15 ;   32 3( 1) 106 - 12 9.     [9   J av i er   E   V i t e l a,   O c t av i o   C as t a ños .   A   S eq uent i al   N i c hi n M em et i c   A l gor i t hm   f or   C ont i nuo u s   M ul t i m o dal   F unc t i on O p t i m i z at i o n .   Ap p l i e d  M at hem at i c s  a nd C om pu t at i o n .   201 2 ;   2 18( 1 7) :   82 42 - 8 259.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.