Imperialistic competitive algorithm ICA الگوریتم رقابت استعماری

1. ICA

2. ‫استعماری‬ ‫رقابت‬ ‫الگوریتم‬
‫الگریتم‬‫رقابت‬‫استعماری‬‫با‬‫تقلید‬‫از‬‫روند‬‫تکامل‬،‫اجتماعی‬‫اقتصادی‬‫و‬‫سیاسی‬‫کشورها‬‫و‬‫با‬
‫مدلسازی‬‫ریاضی‬‫بخشهایی‬‫از‬‫این‬،‫فرایند‬‫عملگرهایی‬‫را‬‫در‬‫قالب‬‫منظم‬‫به‬‫صورت‬
‫الگوریتم‬‫ارائه‬‫دهد‬‫می‬‫که‬‫توانند‬‫می‬‫به‬‫حل‬‫مسائل‬‫پیچیده‬‫بهینه‬‫سازی‬‫کمک‬‫کنند‬.‫در‬‫واقع‬‫این‬
‫الگوریتم‬‫جوابهای‬‫مسئله‬‫بهینه‬‫سازی‬‫را‬‫در‬‫قالب‬‫کشورها‬‫نگریسته‬‫و‬‫سعی‬‫ک‬‫می‬‫ند‬‫در‬‫طی‬
‫فرایندی‬‫تکرار‬‫شونده‬‫این‬‫ها‬‫جواب‬‫را‬‫رفته‬‫رفته‬‫بهبود‬‫داده‬‫و‬‫در‬‫نهایت‬‫به‬‫جواب‬‫ب‬‫هینه‬
‫مسئله‬‫برساند‬
‫به‬‫طور‬‫خالصه‬‫این‬‫الگوریتم‬‫به‬‫استعمار‬‫به‬‫عنوان‬‫بخش‬‫ناپذیر‬‫تفکیک‬‫از‬‫سیر‬‫تکامل‬
‫تاریخی‬‫بشر‬‫نگریسته‬‫شده‬‫و‬‫از‬‫چگونگی‬‫اثرگذاری‬‫آن‬‫بر‬‫کشورهای‬‫استعمارگر‬‫و‬
‫مستعمره‬‫و‬‫نیز‬‫کل‬،‫تاریخ‬‫به‬‫عنوان‬‫منبع‬‫الهام‬‫یک‬‫الگوریتم‬‫کارا‬‫و‬‫نو‬‫در‬‫زمینه‬‫م‬‫حاسبات‬
‫تکاملی‬‫استفاده‬‫است‬‫شده‬.

3. ‫الگوریتم‬ ‫مراحل‬
‫کرد‬ ‫تقسیم‬ ‫زیر‬ ‫های‬ ‫بخش‬ ‫به‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫را‬ ‫الگوریتم‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫مراحل‬ ‫کلی‬ ‫بطور‬:
•‫ها‬ ‫امپراطوری‬ ‫جذب‬ ‫سیاست‬
•‫برخی‬ ‫انقالب‬‫مستعمرها‬
•‫مستعمره‬ ‫یک‬ ‫رسیدن‬ ‫قدرت‬ ‫به‬
•‫استعمار‬

4. ‫الگوریتم‬ ‫نویسی‬ ‫کد‬
‫کرد‬ ‫معرفی‬ ‫را‬ ‫زیر‬ ‫فرایندهای‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬ ‫الگوریتم‬ ‫نویسی‬ ‫برنامه‬ ‫برای‬:
•‫اولیه‬ ‫های‬‫امپراطوری‬ ‫دهی‬ ‫شکل‬
•‫جذب‬ ‫سیاست‬:‫امپریالیست‬ ‫سمت‬ ‫به‬ ‫ها‬‫مستعمره‬ ‫حرکت‬
•‫کشور‬ ‫یک‬ ‫موقعیت‬ ‫در‬ ‫ناگهانی‬ ‫تغییرات‬ ‫انقالب؛‬
•‫امپریالیست‬ ‫و‬ ‫مستعمره‬ ‫موقعیت‬ ‫جابجایی‬
•‫استعماری‬ ‫رقابت‬
•‫ضعیف‬ ‫های‬‫امپراطوری‬ ‫سقوط‬

5. ‫شبه‬‫کد‬
(1‫ب‬ ‫تشکیل‬ ‫را‬ ‫اولیه‬ ‫های‬‫امپراطوری‬ ‫و‬ ‫کرده‬ ‫انتخاب‬ ‫تابع‬ ‫روی‬ ‫تصادفی‬ ‫نقطه‬ ‫چند‬‫ده‬.
(2‫بده‬ ‫حرکت‬ ‫امپریالیست‬ ‫کشور‬ ‫سمت‬ ‫به‬ ‫را‬ ‫مستعمرات‬(‫ج‬ ‫یا‬ ‫سازی‬‫همسان‬ ‫سیاست‬‫ذب‬).
(3‫انقالب‬ ‫عملگر‬(Revolution)‫کن‬ ‫اعمال‬ ‫را‬.
(4‫از‬ ‫کمتر‬ ‫ای‬‫هزینه‬ ‫که‬ ‫باشد‬ ‫داشته‬ ‫وجود‬ ،‫امپراطوری‬ ‫یک‬ ‫در‬ ‫ای‬‫مستعمره‬ ‫اگر‬
‫کن‬ ‫عوض‬ ‫هم‬ ‫با‬ ‫را‬ ‫امپریالیست‬ ‫و‬ ‫مستعمره‬ ‫جای‬ ‫باشد؛‬ ‫داشته‬ ‫امپریالیست‬.
(5‫کن‬ ‫حساب‬ ‫را‬ ‫امپراطوری‬ ‫یک‬ ‫کل‬ ٔ‫ه‬‫هزین‬(‫امپریالیس‬ ٔ‫ه‬‫هزین‬ ‫گرفتن‬ ‫نظر‬ ‫در‬ ‫با‬‫و‬ ‫ت‬
‫مستعمراتشان‬).
(6‫یک‬(‫چند‬ ‫یا‬)‫به‬ ‫را‬ ‫آن‬ ‫و‬ ‫کرده‬ ‫انتخاب‬ ‫امپراطوری‬ ‫ترین‬‫ضعیف‬ ‫از‬ ‫مستعمره‬
‫بده‬ ،‫دارد‬ ‫را‬ ‫تصاحب‬ ‫احتمال‬ ‫بیشترین‬ ‫که‬ ‫ای‬‫امپراطوری‬.
(7‫کن‬ ‫حذف‬ ‫را‬ ‫ضعیف‬ ‫های‬‫امپراطوری‬.
(8‫به‬ ‫وگرنه‬ ‫کن‬ ‫توقف‬ ،‫باشد‬ ‫مانده‬‫باقی‬ ‫امپراطوری‬ ‫یک‬ ‫تنها‬ ‫اگر‬۲‫برو‬

6. ‫ها‬ ‫امپراطوری‬ ‫دهی‬ ‫شکل‬
‫برای‬‫استفاده‬‫از‬‫الگوریتم‬‫به‬‫یک‬‫آرایه‬‫از‬‫متغیرها‬‫نیاز‬‫داریم‬‫که‬‫باید‬‫بهینه‬‫شو‬‫ند‬.‫این‬‫آرایه‬‫ها‬
‫کشور‬‫نامیده‬‫می‬‫شوند‬(‫در‬‫الگوریتم‬‫ژنتیک‬‫کرموزوم‬‫نام‬‫دارند‬).‫اولین‬‫کار‬‫ایجاد‬‫ا‬‫ین‬
‫کشورها‬‫و‬‫محاسبه‬‫ی‬‫قدرت‬‫برای‬‫هر‬‫کشور‬‫است‬‫بنابر‬‫این‬‫تعداد‬‫گشور‬‫های‬‫مورد‬‫نظ‬‫ر‬‫را‬
‫ساخته‬‫و‬‫متغیرهای‬‫مورد‬‫نظر‬‫هر‬‫کشور‬‫را‬‫بطور‬‫تصادفی‬‫تعیین‬‫می‬‫کنیم‬.
‫الزم‬‫به‬‫ذکر‬‫است‬‫که‬‫قدرت‬‫هر‬‫کشور‬‫در‬‫واقع‬‫خواسته‬‫ی‬‫مسئله‬‫است‬‫که‬‫قرار‬‫است‬‫ک‬‫مینه‬‫یا‬
‫بیشینه‬‫شود‬.‫همچنین‬‫می‬‫توان‬‫برای‬‫انتخاب‬‫متغیر‬‫هر‬‫کشور‬‫بازه‬‫تعریف‬‫کرد‬.
‫بعد‬‫از‬‫تشکیل‬‫کشور‬‫های‬‫اولیه‬‫و‬‫محاسبه‬‫قدرت‬‫ها‬‫تعداد‬‫مورد‬‫نظر‬‫از‬‫قدرتمندترین‬
‫کشورها‬‫به‬‫عنوان‬‫امراطور‬‫انتخاب‬‫شده‬‫و‬‫بقیه‬‫ی‬‫کشور‬‫ها‬(‫کلونی‬‫ها‬)‫بطور‬‫تصادف‬‫ی‬‫به‬
‫هنوان‬‫مستعمره‬‫بین‬‫آنها‬‫تقسیم‬‫می‬‫شود‬.

7. ‫ها‬ ‫امپراطوری‬ ‫دهی‬ ‫شکل‬
‫شمارهی‬ ‫استعمارگر‬1‫دارد‬ ‫را‬ ‫مستعمره‬ ‫بیشترین‬ ‫و‬ ‫کرده‬ ‫ایجاد‬ ‫را‬ ‫امپراطوری‬ ‫ترین‬ ‫قوی‬

8. ‫اصلی‬ ‫ی‬ ‫حلقه‬ ‫شروع‬
‫مطابق‬‫سیاست‬‫جذب‬‫كه‬‫به‬‫صورت‬،‫تاریخي‬‫توسط‬‫كشو‬‫رهاي‬‫استعمارگري‬‫همچون‬
‫فرانسه‬‫و‬،‫انگلیس‬‫در‬‫مستعمراتشان‬‫اعمال‬‫مي‬،‫شد‬‫كشورهاي‬‫استعمارگر‬‫با‬‫استف‬‫اده‬‫از‬
‫روش‬‫هایي‬‫همچون‬‫احداث‬‫مدارس‬‫به‬‫زبان‬،‫خود‬‫سعي‬‫در‬‫از‬‫خود‬‫بي‬‫خود‬‫كردن‬‫كشور‬
،‫مستعمره‬‫با‬‫از‬‫میان‬‫بردن‬‫زبان‬‫كشور‬‫مستعمره‬‫و‬‫فرهنگ‬‫و‬‫رسوم‬‫آن‬‫داشتند‬.
‫به‬ ‫واصل‬ ‫خط‬ ‫جهت‬ ‫در‬ ‫واحد‬x ‫اندازه‬ ‫به‬ ‫مستعمره‬ ‫کشور‬ ،‫سیاست‬ ‫این‬ ‫راستای‬ ‫در‬
‫استعمارگر‬،‫شود‬‫می‬ ‫جدیدکشانده‬ ‫موقعیت‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫کرده‬ ‫حرکت‬.
‫یکنواخت‬ ‫توزیع‬ ‫با‬ ‫تصادفی‬ ‫عددی‬(‫دیگر‬ ‫مناسب‬ ‫توزیع‬ ‫هر‬ ‫یا‬ ‫و‬)‫باشد‬‫می‬ x
‫جذب‬ ‫سیاست‬

9. ‫جذب‬ ‫سیاست‬
ß‫عددی‬‫بزرگتر‬‫از‬‫یک‬‫و‬‫نزدیک‬‫به‬۲‫باشد‬‫می‬.‫یک‬‫انتخاب‬‫مناسب‬‫تواند‬‫می‬2ß=‫باشد‬.
‫وجود‬‫ضریب‬2ß≥‫باعث‬‫شود‬‫می‬‫تا‬‫کشور‬‫مستعمره‬‫در‬‫حین‬‫حرکت‬‫به‬‫سمت‬‫کشور‬
،‫استعمارگر‬‫از‬‫های‬‫جهت‬‫مختلف‬‫به‬‫آن‬‫نزدیک‬‫شود‬.‫همچنین‬‫در‬‫کنار‬‫این‬،‫حرکت‬‫یک‬
‫انحراف‬‫ای‬‫زاویه‬‫کوچک‬‫نیز‬‫با‬‫توزیع‬‫یکنواخت‬‫به‬‫مسیر‬‫حرکت‬‫افزوده‬‫شود‬‫می‬.

10. ‫انقالب‬
‫بروز‬‫انقالب‬‫تغییرات‬‫ناگهانی‬‫را‬‫در‬‫ویژگی‬‫های‬‫اجتماعی‬‫سیاسی‬‫یک‬‫کشور‬‫ایج‬‫اد‬‫می‬‫کند‬.
‫در‬‫الگوریتم‬‫رقابت‬،‫استعماری‬‫انقالب‬‫با‬‫جابجایی‬‫تصادفی‬‫یک‬‫کشور‬‫مستعمر‬‫ه‬‫به‬‫یک‬
‫موقعیت‬‫تصادفی‬‫جدید‬‫مدلسازی‬‫می‬‫شود‬.‫انقالب‬‫از‬‫دیدگاه‬‫الگوریتمی‬‫باعث‬‫می‬‫ش‬‫ود‬‫کلیت‬
‫حرکت‬‫تکاملی‬‫از‬‫گیر‬‫کردن‬‫در‬‫دره‬‫های‬‫محلی‬‫بهینگی‬‫نجات‬‫یابد‬‫که‬‫در‬‫بعضی‬‫مو‬‫ارد‬
‫باعث‬‫بهبود‬‫موقعیت‬‫یک‬‫کشور‬‫شده‬‫و‬‫آن‬‫را‬‫به‬‫یک‬‫محدوده‬‫بهینگی‬‫بهتری‬‫می‬‫بر‬‫د‬.
‫سیاست‬‫انقالب‬‫که‬‫درهردورازحلقه‬‫به‬‫برای‬‫هرکلونی‬‫چک‬‫می‬‫شود‬‫شامل‬‫مراحل‬‫زیر‬‫اس‬‫ت‬
(1‫میشود‬ ‫چک‬ ‫کلونی‬ ‫هر‬ ‫ازای‬ ‫به‬
(2‫باشد‬ ‫داشته‬ ‫انقالب‬ ‫شانس‬ ‫اگر‬(Rand<PR)
(3‫تصادف‬ ‫به‬ ‫ها‬ ‫درایه‬ ‫از‬ ‫تعدادی‬ ‫انتخاب‬
(4‫اولیه‬ ‫جمعیت‬ ‫تولید‬ ‫مشابه‬ ‫تصادف‬ ‫به‬ ‫ها‬ ‫ان‬ ‫مقدار‬ ‫تغییر‬

11. ‫تعویض‬
‫برسد‬ ‫بهتري‬ ‫موقعیت‬ ‫به‬ ،‫استمارگر‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ،‫مستعمره‬ ‫یك‬ ،‫حركت‬ ‫حین‬ ‫در‬ ‫اگر‬‫آن‬ ‫جاي‬ ،
‫شوند‬ ‫مي‬ ‫عوض‬ ‫هم‬ ‫با‬ ‫دو‬.

12. ‫امپراطوری‬ ‫کل‬ ‫قدرت‬
‫قدرت‬‫یک‬‫امپراطوری‬‫به‬‫صورت‬‫قدرت‬‫کشور‬،‫استعمارگر‬‫به‬‫اضافه‬‫درصدی‬‫از‬‫قدر‬‫ت‬
‫کل‬‫مستعمرات‬‫آن‬‫تعریف‬‫شود‬‫می‬
‫هر‬،‫امپراطوري‬‫به‬‫هر‬‫دو‬‫بخش‬‫تشكیل‬‫دهنده‬‫آن‬‫یعني‬‫كشور‬‫امپریالیست‬(‫به‬‫عنوان‬‫هسته‬
‫مركزي‬)‫ومستعمرات‬،‫آن‬‫بستگي‬‫دارد‬.‫در‬‫حالت‬،‫ریاضي‬‫این‬‫وابستگي‬‫با‬‫تعریف‬‫قدرت‬
‫امپراطوري‬‫به‬‫صورتمجوع‬‫قدرت‬‫كشور‬،‫امپریالیست‬‫به‬‫اضافه‬‫در‬‫صدي‬‫از‬‫میانگی‬‫ن‬
‫قدرت‬‫مستعمرات‬،‫آن‬‫مدل‬‫شده‬‫است‬.
‫امپراطوری‬ ‫کل‬ ‫قدرت‬=‫امپراطوری‬ ‫قدرت‬+𝛾*‫ها‬ ‫کلونی‬ ‫قدرت‬ ‫میانگین‬

13. ‫استعماری‬ ‫رقابت‬
‫مهم‬‫ترین‬‫بخش‬‫الگوریتم‬‫می‬‫باشد‬.‫در‬‫طي‬‫رقابت‬،‫استعماري‬‫امپراطور‬‫یهاي‬
،‫ضعیف‬‫به‬‫تدریج‬‫قدرت‬‫خود‬‫را‬‫از‬‫دست‬‫داده‬‫و‬‫به‬‫مرور‬‫زمان‬‫با‬‫تضعیف‬
‫شدن‬‫از‬‫بین‬‫مي‬‫روند‬.‫طی‬‫این‬‫رقابت‬‫در‬‫هر‬‫دور‬‫امپراطوری‬‫های‬‫ضعیف‬
‫مستعمرات‬‫خود‬‫را‬‫از‬‫دست‬‫می‬‫دهند‬.‫در‬‫واقع‬‫این‬‫کلونی‬‫ها‬‫توسط‬
‫امچراطوری‬‫ها‬‫قوی‬‫دیگر‬‫از‬‫آنها‬‫گرفته‬‫می‬‫شود‬‫که‬‫به‬‫آن‬‫رقابت‬‫استعمار‬‫ی‬
‫گفته‬‫می‬‫شود‬.

14. ‫استعماری‬ ‫رقابت‬
‫استعمار‬ ‫رقابت‬ ‫از‬ ‫شماتیک‬ ‫حالت‬‫ی‬

15. ‫ضعیف‬ ‫های‬‫امپراطوری‬ ‫سقوط‬
‫در‬‫جریان‬‫های‬‫رقابت‬،‫امپریالیستی‬‫خواه‬،‫ناخواه‬‫امپراطوریهای‬‫ضعیف‬‫ب‬‫ه‬
‫تدریج‬‫سقوط‬‫کرده‬‫و‬‫مستعمراتشان‬‫به‬‫دست‬‫های‬‫امپراطوری‬‫تر‬‫قوی‬‫اف‬‫می‬‫تد‬.
‫شروط‬‫متفاوتی‬‫را‬‫توان‬‫می‬‫برای‬‫سقوط‬‫یک‬‫امپراطوری‬‫در‬‫نظر‬‫گرفت‬.‫د‬‫ر‬
‫الگوریتم‬‫پیشنهاد‬،‫شده‬‫یک‬‫امپراطوری‬‫زمانی‬‫حذف‬‫شده‬‫تلقی‬‫شود‬‫می‬‫ک‬‫ه‬
‫مستعمرات‬‫خود‬‫را‬‫از‬‫دست‬‫داده‬‫باشد‬.

16. ‫حلقه‬ ‫پایان‬
‫پس‬‫از‬،‫مدتي‬‫همه‬‫امپراطوري‬،‫ها‬‫سقوط‬‫كرده‬‫و‬‫تنها‬‫یك‬‫امپراطوري‬‫خواهیم‬
‫داشت‬‫و‬‫بقیه‬‫كشورها‬‫تحت‬‫كنترل‬‫این‬‫امپراطوري‬،‫واحد‬‫قرار‬‫مي‬‫گیرند‬‫که‬
‫در‬‫واقع‬‫پایان‬‫حلقه‬‫و‬‫الگوریتم‬‫می‬‫باشد‬.
‫برای‬‫پایان‬‫حلقه‬‫می‬‫توان‬‫شرایط‬‫دیگری‬‫نظیر‬‫تعداد‬‫دورهای‬‫تکرار،ش‬‫رط‬
‫همگرایی‬‫و‬...‫نیز‬‫تعیین‬‫کرد‬.

17. ‫الگوریتم‬ ‫کلی‬ ‫شکل‬