TELKOM NIKA , Vol.11, No .4, Dece mbe r  2013, pp. 83 5~8 4 4   ISSN: 1693-6 930,  accredited  A  by DIKTI, De cree No: 58/DIK T I/Kep/2013   DOI :  10.12928/TELKOMNIKA.v11i4.1384       835     Re cei v ed Ap ril 28, 2013; Revi sed  Jul y   1 4 , 2013; Acce pted Septem ber 12, 20 13   Improved Harmony Search Algorithm with Chaos for  Absolute Value Equation      Longqua n Yong* 1 , San y a ng Liu 2 , Shouheng Tuo 3 , Kai  Gao 1,2,3,4 School of Science,   Xid i an Unive r sity , Xi’an 71007 1, China   1 School of M a thematics a nd Com pute r  Scie n c e, Sha anxi Universit y  of Technolo g Han z h ong 7 2 3001, China   *Co rre sp ondi ng autho r, e-mail: yonglon gqua n@126. com 1 , yonglo ngqu an @gm a il.com 1 liusa nyang @126.com 2       A b st r a   Pada tulis an i n i, penc ari an h a rmoni  plus c h aos di ti ngk atka n (HSCH) d i saj i kan u n tuk  me mec ahk a n   persa maan ni l a i abso l ut (AVE)  A x -  | x | =  b , di mana  A  ada lah  matriks  persegi se mb aran de ng an n ila i   sing ular  mel e bihi satu. Has il simulas i  dal am  me mec a h k an beb era p a  masal ah AV E yang diber i k an   me nu njukk an  bahw a al gorit ma HS CH ad ala h  vali d da n  lebi h baik d a r i algor itma H S  klasik (HS) da n   alg o ritma HS d eng an o perator  mutasi  difere n s ial (HSDE).     Ka ta  k unc i:  pe rsamaa n nil a mutl ak, nil a i si ngu lar, har mo n i  penc aria n, ke kacau a n       A b st r a ct     In this paper,  an improv ed h a rmony searc h  w i th   chaos (HSCH) is prese n ted for solvin g NP-har d   abso l ute va lu e  equ ation (AV E A x - | x | =  b , w here  A  is a n  arbitrary s q u a re  matrix w h o s e sing ul ar val ues   exceed one. The sim u lation  resu lts in s o lving some giv e n AVE pr oblem s  dem onstr ate that the HS CH  alg o rith m is v a lid  and  outp e r forms the cl a ssical HS a l go rithm (HS) a n d  HS alg o rith m w i th differe ntial   mutati on o per a t or (HSDE).     Ke y w ords : ab solute va lu e eq uatio n, sing ular  value, har mon y  search, chao s        1. Introduc tion  We cons ider the abs o lu te v a lue equation (AVE):    A xx b                                                                                    (1)    whe r nn A R , , n x bR , and  x   denotes t he vecto r   wi th absolute  values  of e a ch   comp one nt of  x . A slightly  more general  form of t he  AVE (1) was introduced in John [1] and   investigate d  in a more g e n e ral context in Manga sa ria n  [2].    As we re  sh o w n in  Cottle  et al.[3] the general NP -ha r d line a com p lementa r ity probl em   (LCP ) that  subsume s  ma ny mathemat ical p r og ram m ing p r obl e m can  be f o rmul ated a s  an   absolute value equation such  as  (1).  This im plies  that AVE (1) is NP-hard i n  general form.  Theo retical a nalysi s  focu ses o n  the the o rem  of  alternatives, vario u s e quivalent  reform ulatio ns,  and the  exist ence an d no n e xisten ce of  solution s. J o h n  [1] provid ed  a theo rem of  the alternatives   for a more general form  of AVE (1), A xB x b and e n lighte n s the  relatio n  between th e   AVE (1) and t he interval  m a trix. The AVE (1) i s   sh own to be equiv a lent to  the bilinear  program the gene ralized LCP, and the standa rd  LCP if 1 is n o t an eigenva l ue of  A   by Ma nga sari an [4].  Based o n  the LCP refo rmulation, suff icient  conditi ons for the e x istence and  nonexisten c e of  solutio n s a r given.   Prokopyev proved that the  AVE  (1) can be equivalent ly reformulated as a standard LCP   without any assumption [5]  on  A  and  B , and discusse d uniqu e solva b ility of AVE  (1). Hu an Hua ng reformulated a  system of ab sol u te value eq u a tion as  a st anda rd line a r compl e ment arity  probl em with out any assu mption [6] a nd gave so m e  existence and co nvex ity results for the  s o lution s e t of the AVE (1).  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 11, No. 4,  Decem ber 20 13 :  835 – 844   836 It is worth mentioning that any LCP can  be r educed to the AVE (1), which o w n s  a ver y   s p ec ial and simple s t ruc t ure. Hence how to s o lv e the AVE (1) direc t ly attrac ts   muc h  attention .   Bas ed  on a  new reformulat ion of the AVE (1) as   the minimization of  par amet er-f ree piecewise   linear  co nca v e minimizati on problem  on a polyh e d ral  set, Ma nga sari an p r opo sed a fin i te   comp utationa l algorithm th at is solve d  b y  a finite  succession of line a r prog ram s  [7]. In the recent  intere sting p aper of Man gasaria n, a semism oot h Newton meth o d  is prop ose d  for solving  th e   AVE (1), whi c h largely shortens  the computation tim e  than the  successi on of linear programs  (SLP) meth o d  [8]. It shows that the se mismo o th Ne wton iterates  are  well defin ed and b oun ded   whe n  the sin gular valu es  of  A   exceed 1. Ho wever, the  global li nea conve r ge nce of the method   is only gua ra nteed un der  more  strin g e n t conditio n  than the si ng ular value s  o f   A  exceed  1.   Manga sa rian  formulated  the NP-hard  n -dime n si onal kn ap sa ck fea s ibility problem a s  an   equivalent A VE (1) in  an  n -dim en siona l noninte ger real varia b le   space [9] and   prop osed a  finite  succession of linear programs  for solving the AVE (1).    A generalize d  Ne wton me thod, whi c h h a s glo bal an d  finite convergen ce, wa s p r opo se for the AVE by Zhang et  al. The method utilizes   both the semismooth and the smoothing  Ne wton step s, in which the  semismooth  Ne wton  step  guarantee s th e finite conve r gen ce a nd the   smoothi ng Newton ste p  contri bute s  to the  global  convergen ce [10]. A smoothing  Ne wton  algorith m  to solve the AV E (1)  wa s prese n ted by  L ouis  Ca ccetta. The algo rith m wa s prove d  to  be globally co nverge nt [11]  and  the conv erge nce rate wa s quad ra ti c unde r the condition that the  sing ular valu es of  A   exceed  1. This cond ition was we ake r  than the one used in Manga sa rian.   Rec ently, AVE (1) has  been inves t i gated in the literature [12-15].   In this pape r, we p r esent a n  improve d  h a rm o n y sea r ch with ch ao s (HS C H). By followin g   cha o tic ergo dic orbits, we  embed ch ao s in the  pitch  adjustme n t operation of HS with ce rtain  prob ability (RGR). More over, ch ao is i n co rpo r ate d  into HS to con s tru c t a chaot ic HS, whe r the   parall e l popul ation-b a sed  evolutiona ry sea r ching  abi lity of HS and chaoti c  se arching be ha vior  are  rea s o nab ly combin ed.  The n e alg o rithm p r op o s ed i n  this  pa per,  called  HSCH. Simulat i on  results an d compa r ison s d e mon s trate th e effect ivene ss a nd efficie n cy of the pro posed HS CH.   In s e c t ion 2,  we give  s o me lemmas  that  ensure the s o lution to  AVE (1), and pres ent  HSCH metho d . Nume ri cal  simulatio n and  comp ari s on s a r e p r o v ided in Se ction 3 by solving   s o me given  AVE problems  with  s i ngular values  of  A   excee d ing 1.  Section 4 concl ude s the   pape r.  We n o w de scribe  our notati on. All vecto r s will  be  col u mn vecto r s u n less tran spo s ed to  a   row ve ctor. The scalar (i nn er) p r odu ct of two vectors  x  and  y   in the n-dimen s ion a l real spa c e   n R   will be denot ed by  , x y . The notation  mn A R   will si gnify a real  mn   matrix. For suc h  a  matrix  T A  will denote the transpose of  A . For  nn A R  the 2-no rm will be denote d  by || A ||.       2. Rese arch  Metho d   2.1. Prelimin aries  Firs tly, we give s o me lemmas  of AVE, w h ic indic a ted that the s o lution to AVE is   unique.  The followi ng result s by M angasarian and Meyer [4] charac teri ze  solvability of AVE.  Lemma 2.1  For a matrix  nn A R , the followi ng condition s are equivalent.   (i) The  sing ul ar value s  of  A  excee d  1.  (ii) 1 1 A Lemma 2.2  (Mangasarian,  AVE with unique solution).   (i) The AVE (1) is uni quely  solvable for  any  n bR  if singula r  values of  A  exceed 1.   (ii) The AVE (1) is uni quely  solvable for  any  n bR  if  1 1 A Define  1 () : n f xR R  by  1 2 () xx fx A xb A x b  .                                                    (2)  It is  c l ear that   * x  is a solution  of the AVE (1) if and only if   * ar g m i n () x fx Sinc e () f x   is a nondifferen t iable functi on,  mi n () f x  is  nondifferentia ble   optimizatio n  problem. Followi ng we pre s ent  an improve d  HS algorithm for so lving  nondifferentia ble optimization pro b lem (2).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Im proved  Harm ony Search  Algorithm  with Cha o s for A b sol u te Value  Equation (L o ngqu an Yong 837 2.2. Classica l Harmon y  Search  Algori t hm   Since h a rm o n y sea r ch (HS) wa s prop ose d  by Gee m  ZW et al.[16], it has d e velope d   rapidly an d h a s sho w n si g n ificant pote n t ial in solving  variou s dif f icu l t problem s [1 7].    Similar to the GA and part i cle swa r m al gorit hm s [18-19], the HS method is a  rand om  sea r ch te chn i que. It doe s not re quire  any pri o d o main  kno w l edge,  su ch  as the  gradi ent  informatio n o f  the objecti ve function s. Unfort un atel y, empirical  study  ha s shown that the   cla ssi cal HS method som e times suffe rs from a  slow sea r ch sp eed, and it is not suitabl e for   handli ng the  multi-mod a l p r oble m s [17].   More late st HS algorithm can be found in  Osama et al.[20], Swagatam et al. [2 1], and  Mohamm ed e t  al.[22].  The ste p s in t he pro c e d u r e  of classical h a rmo n y sea r ch algorith m  are as follo ws:   Step 1 . Initialize the p r oble m  and algo rit h m paramete r s.   Step 2 . Initialize the harmony memory.   Step 3 . Impro v ise a ne w ha rmony.   Step 4 . Up da te the harmo ny memory.   Step 5 . Ch eck the stop pin g  crite r ion.   These step are de scri bed  in the next five sub s e c tion s.  Initializ e the  problem and algorithm parameters  In Step 1, the optimization  probl em is  sp ecified a s  foll ows:  Minimize  () f x  s u bjec t to  ,  1 , 2 , , ii x Xi N whe r () f x   is an  objective fu nction;  x   is the set of ea ch deci s io n variabl i x N  is   the  numbe r of deci s ion varia b les, i X   is  the set of the p o ssible  ra nge  o f  values fo each de ci sio n   variable,  : L U ii i i X xX x  . The HS algo rithm paramet ers a r e al so  spe c ified in  this step.  These are th e harm ony m e mory  size  (HMS), o r   the  numbe r of solution vecto r s in the h a rm ony  memory; h a rmony mem o ry co nsi deri n g rate  (H MCR); pit c h a d j u sting  rate  (PAR); an d t h e   numbe r of improvisation s  (Tmax), or sto pping  crite r io n.  The h a rm ony  memo ry (HM )  is  a me mory location  wh ere  all the  sol u tion vecto r (set s of  deci s io n variable s ) are st ored. Thi s  HM is si milar t o  the genetic pool in the GA. Here, HMCR  and PAR a r e  param eters  that are u s e d  to improve   the solution  vector. Both are define d  in     step 3.   Initializ e the  harmon y  me mor y   In Step 2, the HM m a trix is filled  with a s  many  ran d o mly gene rat ed solution v e ctors a s   the HMS   11 1 11 1 12 22 2 22 2 12 12 () () () () HM () () HM S H M S H M S HM S H M S H M S N N N xx x xf x f x xx x xf x f x xx x xf x f x           Impro v ise a  ne w   harmon A new ha rm ony vector,  '' ' ' 12 (, , , ) N x xx x , is gen erate d  based o n  three rule s:  memory con s ideratio n, pitch adjustm ent  and ran dom  sele ction. Generating a n e w ha rmony  is   calle d ‘improvisation’. In th e memo ry co nsid erat io n, the value  of the first de ci sio n  variabl ' 1 x  for  the new ve ct or is  cho s e n  from any of th e val ues in th e spe c ified  HM. The HM CR, whi c h vari es  betwe en 0 a n d  1, is the  rat e  of cho o si ng  one val ue f r om the hi stori c al value s   stored i n  the HM,  while (1-  HM CR) is the rate of rando mly sele ct ing on e value from the po ssi ble range of value s '1 2 ' ' i f    rand<HMCR , othe r w i s e , (, , , ) ,   ,                               HM S ii i i i ii xx x x x xX   Whe r e ra nd is a rando m numbe r betwe en 0 and 1. F o r example, a HMCR of 0.85 indicate s that   the HS algori thm will choo se the deci si on variabl e value from hi storically  stored values in t he  HM with an 85% proba bil i ty or  from the entir e possible rang e with a (100–85 )% proba bility.  Every compo nent obtaine d by the memory co nsi d e r ation is exa m ined to det ermin e  wheth e r it  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 11, No. 4,  Decem ber 20 13 :  835 – 844   838 sho u ld be pit c h-adju s ted.  This op eratio n use s   the PAR para m ete r , which is the rate of pitch  adju s tment a s  follows:   Pitch adju s tin g  deci s io n for  ' i x   ' ' ' r a nd i f   r a nd<PA R, othe r w i s e, ,      ,                             i i i bw x x x    Whe r bw  is  an arbit r ary di stan ce ba nd width; ran d  is a rando m nu mber b e twe e n  0 and 1.   In Step 3, HM con s id erati on, pitch a d j u stm ent o r  random  sel e ct ion is a pplied  to each   variable of th e new h a rm o n y vector in turn.   Upda te ha rmon y  memor y   If the new ha rmony ve ctor,   '' ' ' 12 (, , , ) N x xx x   is  better than the wors t harmony in the  HM, judg ed i n  term s of the obje c tive function valu e, the new  harm ony is in clud e d  in the HM a nd  the existing worst ha rmo n y is exclu ded from the HM.   Chec k sto p p i ng criterion   If the stoppin g  crite r ion (m aximum num ber of im provisation s ) i s  sat i sfied, com p u t ation is  terminate d . Otherwi se, Ste p s 3 an d 4 are repe ated.     2.3. Impro v e d  HS Algorithm With Chaos  Experiment s with the standard HS algo rithm  over the bench m ark problem s sh ow that  the algorith m  suffers from the pro b lem of  pre m ature a nd/ or false  co nverge nce, slo w   conve r ge nce esp e ci ally over mu ltimod al  fitness lan d scap e.  To enri c h the  searchin g be havior and to avoi d being trappe d into local optimum, cha o tic  dynamics i s  i n co rpo r ate d  into the ab ove HS alg o rith m. The well-known logi stic  equatio n (Li u  et  al., 2005), which exhibit s  the sen s itive depe nden ce on initial con d ition s , is employed for  con s tru c ting  hybrid HS. Th e logisti c  equ ation is defin ed as follo ws.  10 (1 ) , ( 0 , 1 ) nn n xx x x  whe r   is the control pa ra meter,  x   is a variable an 0, 1 , 2, n . Although th e above  equatio n is determini stic, it ex hibits cha o tic dynamics whe n   4  and  0 { 0 .25 , 0.5 , 0.75 } x That is, it  exhibits the  sen s itive d epen den ce   on initial  co ndition s, whi c h i s  the b a si cha r a c teri stic of chao s. A minute diffe ren c e in  the  initial value  of the chaotic variable would   result in a consid era b le differen c e in its long  time behavior. The track of chaoti c  variable ca n   travel ergodi cally over th e w hol e search  spa c e. In  gene ral, the  above chao tic variabl e h a spe c ial  cha r a c ters, i.e. erg odicity , pse u d o -rand omne ss and irre gula r ity.  The process  of the chaoti c   local search  coul d be defi ned thro ugh t he followi ng e quation:   (1 ) ( ) ( ) 4( 1 ) , 1 , 2 , , . kk k ii i cx cx cx i n    whe r i cx  is  the  i th chaotic variabl e, and  k  denote s  th e iteration nu mber. Obvio u sly,  () k i cx  is  distrib u ted in  the rang e (0, 1 ) und er the  con d ition s  that  (0) ( 0 , 1 ) \ { 0 . 2 5 , 0.5 , 0.75 } i cx Based  on th e pro p o s ed  HS algo rithm  with the  cha o tic lo cal  sea r ch,  a hybri d  HS with   cha o strate g y  named HS CH i s  propo sed, in whi c HS is ap plied  to perform gl obal explo r ati o n   and  cha o tic l o cal  se arch i s  empl oyed t o  perfo rm lo cally ori ented  sea r ch (expl o itation) fo r the  solutio n s resulted by the HS [23]. The pro c ed ure of HSCH is de scrib ed in Fig u r e 1.   The h a rm ony  of wo rst fitn ess in th e HM nee ds to  be imp r oved.  We  add  ch a o tic lo cal  sea r ch to pit c h adju s ting  of HS alg o rithm .  Beside s, to  maintain p o p u lation dive rsi t y, several n e w   harm ony are  generated b y  chaos with  certain  prob ability (RG R ) and inco rpo r ated in the new  HM. Thu s , the re sulting  HM memb ers are exp e ct ed to have better fitness than that of the   origin al on es.  This  strateg y  can  also  o v erco me  the   prem ature  sh ortco m ing  of  the re gula r  HS  method. Figu re 2 sh ows th e comp utat io n pro c ed ure of the HSCH  Algorithm.     Rem a r k  1.  RGR i s  a pa ra meter in th e range  (0.1,0.3 ), whi c cont rol the ne w ha rmony’ s   gene ration. Compa r ed  with  the standa rd  HS algo rithm, the time com p lexity is also   (n*Tmax )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Im proved  Harm ony Search  Algorithm  with Cha o s for A b sol u te Value  Equation (L o ngqu an Yong 839                                                   Figure 1. Pse udo Code of the HSCH Alg o rithm           Figure 2. The   owch art of the HSCH Alg o rithm.   Procedure HSC H  algo rithm   Initia te_p aram et ers()  Initia li ze_HM()  (1 , ) cx r a n d n ,                                          / / n  deno tes th number of var i ables  While  (no t _term i nation)           new H M ( i dw or s t , : ) x For  = 1  to  n   do   If  ( rand < HMCR)                //memor y  consider ation                                S e l e ct on e h a rm on y f r om  H M  random l y : new U { 1, 2, , H M S } , j xx j                      Elseif     (  rand<  PAR)                                ne w n e w , 4( 1 ) , 2( 0 . 5 ) ii i ii i bw cx c x cx xx c x                        Elseif     ( r a nd < RGR)                              ne w 4( 1 ) , () , ii i LU L ii i i i c x cx cx x xc x x x                       End   End for   Upda t e  ha rmony  me mory  HM          //  if a p pl ic a b le  End w h ile  End pr oc e dur e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 11, No. 4,  Decem ber 20 13 :  835 – 844   840 3. Computati onal Res u lts  and Analy s is  In this section we perform  some  numeri c al te sts in order to illustra t e  the implem entation  and efficien cy of  the prop ose d  method . All t he exp e rime nts we re performed  on Wind ows XP  system run n i ng  on a  Hp 5 40 lapto p  wit h  Intel(R)  Co re(TM) 2 × 1.8 G Hz   and   2G B RAM, and  the   cod e were written in Matla b R2 010 b.     3.1. AVE Problems  AVE 1.  Let  A  be a matrix whose dia gonal elem e n ts are 50 0 and the non diago nal   element s are cho s en ra ndomly from  the interval  [1 , 2 ]  such  t hat   A  is symmetric. Let   () bI e  A  where  I   is the  identity matrix of order  n  and  e  is  1 n  vector  who s ele m e n ts  are all equ al to unity. Since singula r  valu es matrix  A  are all greater than 1, this AVE is uniquely  solvabl e by Lemma 2.2, an d the uniqu e solutio n  is  (1 , 1 , , 1 ) T x AVE 2.  Let the matrix  A  is  given by  ,1 1 , 4, , 0 , 1 , 2 , , . ii i i i i i j a n aan a i n     Let  e I A b ) (  where  I   is the identity  matrix orde n   and  e  is  1 n   vector who s e ele m ent are all equ al to unity. Since singula r  valu es matrix  A  are all greater than 1, this AVE is uniquely  solvabl e by Lemma 2.2, an d the uniqu e solutio n  is  (1 , 1 , , 1 ) T x Here the data  ( A b ) can b e  generated by  following Mat l ab script s:                                    Figure 3.  Generatin g data  ( A , b) of AVE1 and AVE2 by the Matlab scripts      In AVE1, we s e t the random-num ber generator to the s t ate of 0  s o  that the s a me data  c a n  be  r e ge ne r a te d .       AVE 3.  Foll owing we cons ider some  randomly  generated AVE problem wit h  s i ngular  values of  A  exceedin g  1 wh e r e the data ( A , b ) are ge nerated by the Matlab script s:  rand('state',0);  A=rand(n,n)'*rand(n,n)+n*eye(n);  b=(A-eye(n,n))*ones(n,1);  Since sin gula r  values matrix  A  are all g r eate r  than 1, this AVE is  uniqu ely solvable by  Lemma 2.2, a nd the uniq u e  solution i s   (1 , 1 , , 1 ) T x   3.2. Parameters Setting     Simulations were carried out  to compare the optimi z ation (mi n imi z ation)  capabilities of  the prop ose d  method (HS C H) with re spect to: (a)  classical HS (HS,[16]), (b)  HSDE [24]. To   make the co mpari s o n  fair, the populations for a ll the competito r  algorith m s (f or all probl e m tested) we re initialized usi ng  the  sa me   rando se e d s. The  HS-v ariant s algo rit h m paramete r s   n=input('Dim. of matrix A=')  rand('state',0);  A1=zeros(n,n);  for i=1:n      for j=1:n          if i==j              A1(i,j)=500;          elseif i>j              A1(i,j)=1+rand;          else              A1(i,j)=0;          end      end  end  A=A1+(tril(A1,-1))';  b=(A-eye(n))*ones(n,1)  n=input('Dim. of matrix A=')  A1=zeros(n,n);  for i=1:n      for j=1:n          if (j==i)              A1(i,j)=4*n;          else (j~=i)              A1(i,i+1)=n;              A1(j+1,j)=n;          end      end  end  A=A1(1:n,1:n);  b=(A-eye(n,n))*ones(n,1);  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Im proved  Harm ony Search  Algorithm  with Cha o s for A b sol u te Value  Equation (L o ngqu an Yong 841 w e re   s e t the  s a me  par a m e t er s :   ha r m on y memo r y  s i z e   H M S=1 5 ,  ha r m on y memo r y   con s id eratio n  rate HM CR= 0.6, and the numbe r of  im provisation s  Tmax=1 000 0 .  In HSCH, RGR   is cho s en  to  be 0.2. In  cla ssi cal  HS, we  set pit c h a d j u sting  rate P A R=  0.35. Le t the initial po int  0 x  sele cted ra n domly in the given interval  [-1,1].     3.3. Results     To judge the  accura cy of different algo rithms,  30  ind epen dent ru n s  of each of the three  algorith m were  ca rri ed o u t and th e be st, the me an,  the worst fitness value s , a nd the  stan d a rd   deviation (Std) we re re corded. Table 1 and Tabl e 2 comp ares th e algorithm s on the quality o f   the optimum  solution for every AVE problem of n=50 and n=100.      Table 1. The  Statis tic a l Res u lts  for 30 R uns  on Three given AVE P r oblems  of n=50  Func tio n  A l g o ri th m   Best   Mean   W o rst   Std   Meanti me(s )   AVE 1   HS  1.9212e+006  2.4428e+006  2.7472e+006  2.1384e+005  3.3491e+000   HSDE  2.4191e+006  2.8184e+006  3.3670e+006  2.4710e+005   8.6240e+000   HSCH   8.6124e+002  2.4157e+003  5.8259e+003  9.8149e+002   3.2177e+000   AVE 2   HS  5.0163e+005  5.8305e+005  6.9679e+005  5.0863e+004  2.2462e+000   HSDE  5.2221e+005  6.3777e+005  7.1661e+005  5.1238e+004  7.5728e+000   HSCH   1.0527e+002  4.5098e+002  9.3967e+002  1.8878e+002   2.2710e+000   AVE 3   HS  1.4234e+006  1.8979e+006  2.3000e+006  2.0344e+005  3.0794e+000   HSDE  1.6272e+006  2.0878e+006  2.6212e+006  2.4014e+005  9.5309e+000   HSCH   1.3668e+002  8.7209e+002  1.7458e+003  4.2185e+002   3.0651e+000       Table 2. The  Statis tic a l Res u lts  for 30 R uns  on Three given AVE P r oblems  of n=100  Func tio n  A l g o ri th m   Best   Mean   W o rst   Std   Meanti me(s )   AVE 1   HS  8.7139e+006  9.8264e+006  1.1049e+007  5.6466e+005  8.3361e+000   HSDE  9.4194e+006  1.0785e+007  1.1997e+007  6.5037e+005   2.3022e+001   HSCH   1.8661e+005  2.5579e+005  3.9843e+005  4.9279e+004   8.4083e+000   AVE 2   HS  7.1403e+006  8.0176e+006  8.6583e+006  3.9421e+005  6.8993e+000   HSDE  7.7324e+006  8.6878e+006  9.5392e+006  4.8861e+005  2.1845e+001   HSCH   1.3697e+005  2.0031e+005  2.6792e+005  3.5899e+004   6.5297e+000   AVE 3   HS  9.4440e+007  1.0742e+008  1.1928e+008  5.5482e+006  1.1561e+001   HSDE  9.6570e+007  1.1399e+008  1.2838e+008  7.6645e+006  2.3033e+001   HSCH   5.6216e+005  9.9070e+005  1.4030e+006  2.2014e+005   1.1020e+001       Figure 4 an d  Figure 5 sho w  the  conve r gen ce an d its boxplot of the be st fitness in the  popul ation for the different  algorith m s (HSCH,  HS, HSDE) for every AVE probl em of n=50 a nd  n=1 00. The value s  plotted for every ge neratio n are averag ed over  30  indep e ndent run s . The   boxplot is the  best fitness i n  the final po pulati on fo r the differe nt algorithm s (HS CH, HS,  HSDE)  for c o rres ponding AVE problem.    3.4. Analy s is   We  can  se e  that in all instan ce s the  HSCH alg o rithm perfo rm s extrem ely well, and   finally converges to the un ique sol u tion of t he AVE.The behavio r of the two former algo rith ms  (HS and  HS DE) is si milar for all given AVE problem s. From the computati on result s, the HSDE  algorithm is  clearly the wors t algorithm for a ll given AVE problems ,  while  the HS CH algorithm is   the best.       4. Conclusio n   We have pro posed HSCH algorithm fo r solving ab solute value equation  Ax  -| x | =   b   unde r the co ndition that the sin gula r   values of  A   e x c e ed  1 .  T h e H M  me mber s  in   H S CH   algorith m  are  fine-tune d b y  the  chao operator to i m prove th eir affinities so  that enhan ced  optimizatio n perfo rman ce s can be a c hie v ed. This en sure s that the explorat ive p o we r of HSCH is  on averag e greate r  than that of HS  and  HSDE, whi c h  in turn result s into better accuracy of the  HSCH alg o rit h m. Several  simulatio n  ex ample s   have  been used  to verify  t he effectivene ss  of the  prop osed m e thods.  Com p ared  with th e  HS an d HS DE, better o p timization  re sults a r e o b tai n e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 11, No. 4,  Decem ber 20 13 :  835 – 844   842 by using HS CH  approaches.  Future  works  will also focus on  studying the appli c ations of  HSCH  on engi nee rin g  optimizatio n probl em s.                      Figure 4. The convergence and box plot  of the best fitness fo r given AVE problems of n=50  0 10 00 2 000 30 00 4 000 500 0 60 00 7 000 80 00 9 000 1 000 0 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 It e r a t i o n A v erage be s t   F i t nes s AV E 1  F u nc t i on     HS HS D E HS C H 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 x 1 0 6 HS H S DE HS C H B e s t  F i t nes s AV E 1  F u nc t i on 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1 0000 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 I t er at i o n A v e r age bes t   F i t n e s s AVE 2  F u nc t i on     HS HS D E HS C H 0 1 2 3 4 5 6 7 x 1 0 5 HS HS D E HS CH Be s t  F i tn e s s AVE 2  Fu n c t i o n 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1 0000 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 I t er at i o n A v e r age bes t   F i t n e s s AVE 3  F u nc t i on     HS HS DE HS CH 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 x 1 0 6 HS HS D E HS CH Be s t  F i tn e s s AVE 3  Fu n c t i o n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Im proved  Harm ony Search  Algorithm  with Cha o s for A b sol u te Value  Equation (L o ngqu an Yong 843         Figure 5. The convergence and box plot  of the best fitness fo r given AVE problems of n=100      Ackn o w l e dg ments   This  wo rk is  sup porte d by  Nation al  Nat u ral S c ien c e   Found ation  o f  China  un de r G r ant  No.60 974 082 , Scientific  Re sea r ch Prog ra m Fun ded by Shaanxi Provincial Education   Dep a rtme nt unde r Gra n t No. 12JK 086 3, 11JK1 0 66,  and Innovation Foun datio n of Graduat e   Student by Xidian University under G r ant  No. K50513 1 0000 4.          0 10 00 20 00 3 000 4 000 5000 6000 7 000 8000 9000 1000 0 10 5 10 6 10 7 10 8 It e r a t i o n A v er age be s t   F i t n e s s AV E 1  Fu n c t i o n     HS HS D E HS C H 0 2 4 6 8 10 12 x 1 0 6 HS HS DE HS C H B e s t  F i tn e s s AV E 1  F unc t i on 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1 0000 10 5 10 6 10 7 10 8 I t er at i o n A v erage be s t   F i t nes s AVE 2  F u nc t i on     HS HS DE HS CH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 1 0 6 HS HS DE HS C H B e s t  F i t nes s AVE 2  F unc t i o n 0 1000 2 000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 10 6 10 7 10 8 10 9 I t er at i o n A v e r age bes t   F i t n e s s AV E 3  F u nc t i on     HS HS D E HS C H 0 2 4 6 8 10 12 x 1 0 7 HS HS D E HS CH B e s t  F i tn e s s AVE 3  Fu n c t i o n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 11, No. 4,  Decem ber 20 13 :  835 – 844   844 Referen ces   [1]  Jiri Rohn. A Theo rem of the Alter nativ es for the Eq uation Ax+B|x|=b.  Linea r and Multiline a r   Algebra , 200 4,52 (6 ):421 -426.   [2]  Manga sa rian  O.L. Absolute value  prog rammi ng.  Com putational Opti m i zation an d   Aplications , 2 007, 36(1): 4 3 -53.   [3]  R.  W. Cottle and  G. Dant zig.  Comple mentary  pivo t theory of m a thematical p r og rammi ng.   Linea r Algeb ra and its Appl ication s . 196 8,1:103-125.   [4]  Manga sa rian  O.L., Meyer, R.R. Ab solute value  equation s .   Linear Alg ebra a nd its  Applicatio ns 2006, 41 9(5 ) :  359-3 67.   [5]  Oleg Pro k opy ev. On equivalent reformu l ations for ab solute value  equatio ns.  Com putational   Optim i zation and Appli c ati ons , 20 09, 44 (3): 36 3-3 72.   [6]  Shen-Lon g Hu, Zheng -Hai  Hua ng. A n o te on ab sol u te value eq uation s Opti m .  Lett .2010,  4(3 ) : 417-424 [7]  Manga sa rian  O.L. Absol u te value e qua tion sol u tion  via con c ave  minimization.   Optim .  Lett 2007, 1(1): 3-8.  [8]  Manga sa rian   O.L. A gene rl aize d ne wton  method fo r a b sol u te value  equatio ns.  O p tim .  Lett 2009, 3(1): 1 01-1 08.   [9]  Manga sa rian,  O.L. Knap sa ck fe asi b ility as  an a b sol u te valu e equatio solvabl e by  su ccessive li near p r o g ra m m ing.  Optim .  Lett . 2009, 3(2):161 -1 70.   [10]  C. Zhan g,Q. J. Wei. Glo b a l and Finite  C onve r ge nce  of a General ized  Ne wton  Method for  Absolute Val ue Equation s .   Jou r nal of O p tim i zation Theory an d Ap plicatio ns . 20 09(1 4 3 ) :391 - 403.   [11]  Loui s Caccett a , Biao Qu, G uangl u Zho u . A globally an d qua drati c all y  convergent  method fo absolute valu e equatio ns.  Com putation a l Optim i zation and Appli c a t ions . 201 1, 48(1 ) : 45-5 8 [12]  Long quan Y ong, Sanyan g Liu, Shemin Z hang an d Fang'a n Deng. A New Method for  Absolute Val ue Equation s  Based on  Harmo n y Search Algo rithm.  ICIC Ex press  Letters , Part  B: Applications , 2011,2 ( 6 ) :1231 -12 36.   [13]  Long quan  Yo ng, Shou hen g Tuo.  Qua s i-Ne wton M e th od to Ab solut e  Value E qua tions b a sed   on Aggreg ate Functi on.  Jou r na l of System s Scien c e an d Mathem atical   Sc ie nc es ,201 2,32(1 1 ):1 4 2 7 -14 36.   [14]  Long quan Y ong, Sanyan g Liu,Zha ng  Jian -ke,Ch en  Tao,De ng F ang-an. A New Fe asi b le  Interior Poi n t Method to  Absolute Val ue Equatio n s . Journal of  Jilin Un iversi ty (Sci ence  Edition) , 201 2, 50 (5):8 87-891.   [15]  Long quan Yo ng. An Iterative Method fo r Absol u te Value Equatio ns Pro b lem.  Information 2013,1 6 (1 ):7-12.  [16]  Geem Z W,  Kim J H, Lo ganath an G V. A new  heuristi c optimization algo rit h m: harmony   sea r c h .   Simul a tion , 2001,7 6 : 60-68.   [17]  Lee K S,  Geem Z  W.  A new m e ta-heu ri stic  algorith m  for contin uou s engin eeri ng  optimizatio n: harm ony se ar ch theo ry and  pra c tice.  Co m puter Meth ods in A pplie d Mechani cs  and Engin e e r ing , 2005,1 9 4 :  3902-3 933.   [18]  Lakshmi  Ravi, S.G. Bharathi dasa n .PSO base d   Opti mal Powe r Flow with Hy b r i d  Distri buted   Gene rato rs a nd UPF C . Tel k om nika ,2 01 2,10(3 ) .   [19]  Andi Muham mad Ilyas, M. Natsir  Rah m an. Econ o m ic Di spat ch  Therm a l Ge nerato r  Usin g   Modified Improved Particl e  Swarm  Optim i zation. Tel k o m nika ,2012,1 0 (3 ): 459-470 [20]  Osa m a Alia, Rajeswa r i Mandava.T h e  variant s of the harmony search a l gorithm: an  overview.  Arti ficial Intelligence  Review , 2011,3 6 : 49-68.  [21]  Swagata m  Das, Arp an M u kh opa dhyay , Anwit Roy,  Ajith Abrah a m, Bijaya K. Panigra h i.  Exploratory P o we r of the Harmo n y Search Algo rithm: Analysis  and  Improveme n ts for Gl oba l   Numeri cal Optimization.  IEEE Transactions On System s, M an,  and Cybernetics, Part B:  Cybernetics , 2011,4 1 :89-1 06.  [22]  Mohamm ed  Azmi Al-Beta r , Iyad Abu Dou s h, Aha m ad Taju din  Khader, Mo hamme d A.  Awadall ah. Novel sele ction schem es for harm o n y  search.  Ap p lie d  Ma the m a t ic s  and  Com putation ,  2012, 218:6 0 95-6 117.   [23]  Shouhe ng Tu o, Longqu an Yong. Improv ed Harm ony Search Algori t hm with Cha o s. Journal   of Com putational Inform ation Syst em s ,2012,8 (1 0) : 4 269- 4 276.   [24]  Prithwi s h Ch akrabo rty,Go urab   Gh osh Roy,  Swa gat am Das,  Dha v al Jain, Ajith  Abrah a m. A n   Improved Harmo n y Search Algo rith m with Differential Mut a tion Ope r at or.  Jou r nal   Fundam enta Inform aticae , 2009, 95 (4 ):4 01-4 26.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.