前言:
现在各位老铁们对“遗传算法网站”可能比较注意,我们都想要知道一些“遗传算法网站”的相关知识。那么小编在网络上网罗了一些对于“遗传算法网站””的相关文章,希望我们能喜欢,朋友们一起来了解一下吧!目录1、概述
遗传算法的知识点已经梳理完了,现在直接上代码:
2、遗传算法易懂代码(1)代码
#遗传算法:import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltdef fitness(x): return x+16*np.sin(5*x)+10*np.cos(4*x)class individual: def __init__(self): self.x=0 self.fitness=0 def __eq__(self,other): self.x=other.x self.fitness=other.fitnessdef initPopulation(POP,N): for i in range(N): ind=individual() ind.x=np.random.uniform(-10,10) ind.fitness=fitness(ind.x) POP.append(ind)def selection(N): return np.random.choice(N,2)def crossover(parent1,parent2): child1,child2=individual(),individual() child1.x=0.9*parent1.x+0.1*parent2.x child2.x=0.1*parent2.x+0.9*parent2.x child1.fitness=fitness(child1.x) child2.fitness=fitness(child2.x) return child1,child2def mutation(POP): ind=np.random.choice(POP) ind.x=np.random.uniform(-10,10) ind.fitness=fitness(ind.x)def implement(): N=40 iter_N=400 POP=[] initPopulation(POP,N) for it in range(iter_N): a,b=selection(N) if np.random.random()<0.65: child1,child2=crossover(POP[a],POP[b]) new=sorted([POP[a],POP[b],child1,child2],key=lambda ind:ind.fitness,reverse=True) POP[a],POP[b]=new[0],new[1] if np.random.random()<0.1: mutation(POP) return POPif __name__ =='__main__': pop=implement()def func(x): return x+16*np.sin(5*x)+10*np.cos(4*x)x=np.linspace(-10,10,100000)y=func(x)scatter_x=np.array([ind.x for ind in pop])scatter_y=np.array([ind.fitness for ind in pop])best=sorted(pop,key=lambda pop: pop.fitness,reverse=True)[0]print('best_y',best.x)print('best_y',best.fitness)plt.plot(x,y)plt.scatter(best.x,best.fitness,c='g',label='best point')plt.legend()plt.show()(2)结果3、遗传算法带约束(1)代码
import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltfrom pylab import *mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = FalseNP=50 L=2 Pc=0.5 Pm=0.1 G=100 Xmax=2 Xmin=1 Ymax=0 Ymin=-1 def calc_f(X): a = 10 pi = np.pi x = X[:, 0] y = X[:, 1] return 2 * a + x ** 2 - a * np.cos(2 * pi * x) + y ** 2 - a * np.cos(2 * 3.14 * y)def calc_e(X): sumcost=[] for i in range(X.shape[0]): ee = 0 """计算第一个约束的惩罚项""" e1 = X[i, 0] + X[i, 1] - 6 ee += max(0, e1) """计算第二个约束的惩罚项""" e2 = 3 * X[i, 0] - 2 * X[i, 1] - 5 ee += max(0, e2) sumcost.append(ee) return sumcost##############遗传操作方法#########def select(X, fitness): """根据轮盘赌法选择优秀个体""" fitness = 1 / fitness # fitness越小表示越优秀,被选中的概率越大,做 1/fitness 处理 fitness = fitness / fitness.sum() # 归一化 idx = np.array(list(range(X.shape[0]))) X2_idx = np.random.choice(idx, size=X.shape[0], p=fitness) # 根据概率选择 X2 = X[X2_idx, :] return X2def crossover(X, c): """按顺序选择2个个体以概率c进行交叉操作""" for i in range(0, X.shape[0], 2): parent1=X[i].copy() #父亲 parent2=X[i + 1].copy()#母亲 # 产生0-1区间的均匀分布随机数,判断是否需要进行交叉替换 if np.random.rand() <= c: child1=(1-c)*parent1+c*parent2 #这是实数编码 的交叉形式 shape(2,) #child1=child1.reshape(-1,2) child2=c*parent1+(1-c)*parent2 #shape(2,) #child2=child2.reshape(1,2) #判断个体是否越限 if child1[0]>Xmax or child1[0] < Xmin: child1[0]=np.random.uniform(Xmin, Xmax) if child1[1] > Ymax or child1[1] <Ymin: child1[1] = np.random.uniform(Ymin, Ymax) if child2[0] > Xmax or child2[0] < Xmin: child2[0] = np.random.uniform(Xmin, Xmax) if child2[1] > Ymax or child2[1] < Ymin: child2[1] = np.random.uniform(Ymin, Ymax) ######通过比较父辈和子代的适应度值和惩罚项 来决定要不要孩子 X[i, :]=child1 X[i + 1, :]=child2 return Xdef mutation(X, m): """变异操作""" for i in range(X.shape[0]):#遍历每一个个体 # 产生0-1区间的均匀分布随机数,判断是否需要进行变异 parent=X[i].copy()#父辈 if np.random.rand() <= m: child = np.random.uniform(-1,2,(1,2))# 用随机赋值的方式进行变异 得到子代 # 判断个体是否越限 if child[:,0] > Xmax or child[:,0] < Xmin: child[:,0] = np.random.uniform(Xmin, Xmax) if child[:,1] > Ymax or child[:,1] < Ymin: child[:,1] = np.random.uniform(Ymin, Ymax) ######通过比较父辈和子代的适应度值和惩罚项 来决定要不要孩子 X[i]=child return X#子代和父辈之间的选择操作def update_best(parent,parent_fitness,parent_e,child,child_fitness,child_e): """ 判 :param parent: 父辈个体 :param parent_fitness:父辈适应度值 :param parent_e :父辈惩罚项 :param child: 子代个体 :param child_fitness 子代适应度值 :param child_e :子代惩罚项 :return: 父辈 和子代中较优者、适应度、惩罚项 """ # 规则1,如果 parent 和 child 都没有违反约束,则取适应度小的 if parent_e <= 0.0000001 and child_e <= 0.0000001: if parent_fitness <= child_fitness: return parent,parent_fitness,parent_e else: return child,child_fitness,child_e # 规则2,如果child违反约束而parent没有违反约束,则取parent if parent_e < 0.0000001 and child_e >= 0.0000001: return parent,parent_fitness,parent_e # 规则3,如果parent违反约束而child没有违反约束,则取child if parent_e >= 0.0000001 and child_e < 0.0000001: return child,child_fitness,child_e # 规则4,如果两个都违反约束,则取适应度值小的 if parent_fitness <= child_fitness: return parent,parent_fitness,parent_e else: return child,child_fitness,child_edef ga(): """遗传算法主函数""" best_fitness = [] # 记录每次迭代的效果 best_xy = []#存放最优xy f = np.random.uniform(-1, 2, (NP, 2)) # 初始化种群 (生成-1,2之间的随机数)shape (NP,2) for i in range(G):#遍历每一次迭代 fitness=np.zeros((NP, 1))#存放适应度值 ee=np.zeros((NP, 1)) #存放惩罚项值 parentfit = calc_f(f)#计算父辈目标函数值 parentee = calc_e(f)#计算父辈惩罚项 parentfitness = parentfit + parentee #计算父辈适应度值 适应度值=目标函数值+惩罚项 X2 = select(f, parentfitness)#选择 X3 = crossover(X2, Pc)#交叉 X4 = mutation(X3, Pm)#变异 childfit = calc_f(X4) # 子代目标函数值 childee = calc_e(X4) # 子代惩罚项 childfitness = childfit + childee # 子代适应度值 for j in range(NP):#遍历每一个个体 X4[j],fitness[j],ee[j] = update_best(f[j], parentfitness[j], parentee[j], X4[j], childfitness[j],childee[j]) best_fitness.append(fitness.min()) x, y = X4[fitness.argmin()] best_xy.append((x, y)) f=X4 # 多次迭代后的最终效果 print("最优值是:%.5f" % best_fitness[-1]) print("最优解是:x=%.5f, y=%.5f" % best_xy[-1]) # 打印效果 plt.plot(best_fitness, color='r') plt.show()ga()(2)结果
版权声明:
本站文章均来自互联网搜集,如有侵犯您的权益,请联系我们删除,谢谢。
标签: #遗传算法网站 #遗传算法c实现 #other算法 #python遗传算法 #遗传算法函数最优解