遺傳算法matlab 和 c++版

桐花落地

用遺傳算法求f=sin(x)sin(y)/x*y的最大值，x、y在-10到10之間

#include<iostream.h>
#include<stdlib.h>
#include<fstream.h>
#include<math.h>
#include<time.h>
//********************************************************//

# define Size 50                        //種群數(shù)量
# define Iter 100                        //迭代次數(shù)
# define Bitlen 16                        //二進(jìn)制位數(shù)
# define Nc 28                                //交換的個(gè)數(shù)
# define Nm 10                                //變異的個(gè)數(shù)
# define Bm 4                                //變異的位數(shù)統(tǒng)一為4
# define Max 10
# define Min  -10
//********************************************************//
int Pop[Iter][Size][2*Bitlen];
double X[Size],Y[Size],F[Size],F_sum[Size],Fitness[Size];//x,y及適應(yīng)值                                                       
double MaxF;                                //記錄所有代中的最大值
int iMax;                                        //最大值的下標(biāo)

struct Geninfo                                //記錄每一代的最優(yōu)基因
{
        int generi;
        double BestX,BestY;
        double MaxF;
        int BestGener[2*Bitlen];
}Info[Iter];


//*******************************************************//函數(shù)聲明
void InitialGroup();       
void Uncoding(int);               
void Calu(int);
void Select(int);
void Cross(int);
void Mutation(int);       
void BestOfAll(int);
void Output();

//**********************************************************主函數(shù)
int  main()
{
        int gener=0;
        InitialGroup();       
        cout<<"Iteration is starting."<<"\n";
        cout<<"數(shù)據(jù)保存在'data.txt'中!"<<endl;
        while(gener<=Iter)
        {       
                Uncoding(gener);
                Calu(gener);
                Select(gener);
                Cross(gener);
                Mutation(gener);
                BestOfAll(gener);
                gener++;
        }
        Output();
    return 0;
}

//********************************************************//初始生成種群
void InitialGroup()
{       
        srand(time(NULL));
        for(int i=0;i<Size;i++)
          for(int j=0;j<2*Bitlen;j++)
                         Pop[0][i][j]=rand()%2;
}

//********************************************************////對(duì)基因序列進(jìn)行解碼                                                                                                                               
void Uncoding(int gener)
{
        int i;
        for(i=0;i<Size;i++)
        {
                X[i]=0;
                for(int j=0;j<Bitlen;j++)
                        X[i]+=pow(2,j)*Pop[gener][i][Bitlen-j-1];
                X[i]=Min+(Max-Min)*X[i]/(pow(2,Bitlen)-1);
        }
       
        for(i=0;i<Size;i++)
        {
                Y[i]=0;
                for(int j=0;j<Bitlen;j++)
                        Y[i]+=pow(2,j)*Pop[gener][i][2*Bitlen-j-1];
                Y[i]=Min+(Max-Min)*Y[i]/(pow(2,Bitlen)-1);
        }
}

//********************************************************//計(jì)算適應(yīng)值
void Calu(int gener)
{

        double temp=0;
        int Imax=0;
        for(int i=0;i<Size;i++)
        {
                F[i]=(sin(X[i])*sin(Y[i]))/(X[i]*Y[i]);
                if(F[i]<0)  F[i]=0;
                if(F[i]>temp)
                { temp=F[i];Imax=i;}
        }
        for(i=0;i<2*Bitlen;i++)
                Info[gener].BestGener[i]=Pop[gener][Imax][i];
        Info[gener].generi=gener;
        Info[gener].MaxF=temp;
        Info[gener].BestX=X[Imax];
        Info[gener].BestY=Y[Imax];
}


//********************************************************適應(yīng)度選擇,賭輪盤法
void Select(int gener)
{
       
        int i,j,k;
        int select;
        for(i=0;i<Size;i++)
        {
                if(i==0)  F_sum[i]=F[i];
                else        F_sum[i]=F_sum[i-1]+F[i];
        }
        for(i=0;i<Size;i++)
                Fitness[i]=F[i]/F_sum[Size-1];

        double randnum;
        for(i=0;i<Size;i++)
        {
                srand(rand());
                select=0;
                randnum=(double)rand()/RAND_MAX;                                  
                double psum=0;
                while(randnum>psum)
                {
                        psum=psum+Fitness[select];
                        select++;
                }
                for(j=0;j<2*Bitlen;j++)
                        Pop[gener+1][i][j]=Pop[gener][select-1][j];   
        }
       
        //****************************************保護(hù)最優(yōu)個(gè)體
        int a[5];
        for(i=0;i<5;i++)
                a[i]=rand()%Size;
        for(j=0;j<5;j++)
                for(k=0;k<2*Bitlen;k++)
                        Pop[gener+1][a[j]][k]=Info[gener].BestGener[k];
                               
}


//********************************************************
void swap(int * a,int *b)
{
        int p;
        p=*a;*a=*b;*b=p;
}
//********************************************************


//********************************************************//交叉運(yùn)算
void Cross(int gener)
{
        int i,C[Size],P[Bitlen];
        int j=0;
        srand(rand());
        for(i=0;i<Size;i++)
                C[i]=i;
        for(i=Size-1;i>=1;--i)
                swap(&C[i], &C[rand()%i]);
//*************************產(chǎn)生Nc個(gè)不同的個(gè)體


//*************************產(chǎn)生不重復(fù)的隨機(jī)位置
        for(i=0;i<Bitlen;i++)
                P[i]=i;
        for(i=Bitlen-1;i>=1;--i)
                swap(&P[i], &P[rand()%i]);
//************************
        for(i=0;i<=Nc-2;i=i+2)
                for(j=0;j<Bitlen/2;j++)
                        Pop[gener+1][C[i]][P[j]]=Pop[gener+1][C[i+1]][P[j]];

//*************************產(chǎn)生不重復(fù)的隨機(jī)位置
        for(i=Bitlen;i<2*Bitlen;i++)
                P[i]=i;
        for(i=2*Bitlen-1;i>=1+Bitlen;--i)
                swap(&P[i], &P[rand()%i]);
//**************************
        for(i=0;i<=Nc-2;i=i+2)
                for(j=0;j<Bitlen/2;j++)
                        Pop[gener+1][C[i]][P[j]]=Pop[gener+1][C[i+1]][P[j]];

}



//********************************************************//變異
void Mutation(int gener)
{
        int i,k,M[Size],P[2*Bitlen];
        srand(rand());

        for(i=0;i<Size;i++)
                M[i]=i;
        for(i=Size-1;i>=1;--i)
                swap(&M[i], &M[rand()%i]);                                //產(chǎn)生隨機(jī)變異個(gè)體
        //********************************************************
        for(i=0;i<2*Bitlen;i++)
                P[i]=i;
        for(i=2*Bitlen-1;i>=1;--i)
                swap(&P[i], &P[rand()%i]);                                //產(chǎn)生變異位置

        for(i=0;i<Nc;i++)
        {       
                for(k=0;k<Bm;k++)
                {
                if(Pop[gener+1][M[i]][P[k]]==0 ) Pop[gener+1][M[i]][P[k]]=1;
                        else Pop[gener+1][M[i]][P[k]]=0;
                }
        }  
}



//**************************************************尋找所有代中的最優(yōu)個(gè)體  
void BestOfAll(int gener)
{
        MaxF=0;
        iMax=0;
        for(int i=0;i<gener;i++)
                if(Info[i].MaxF>=MaxF) {MaxF=Info[i].MaxF;iMax=i;}
}

//**************************************************將每一代的信息輸入到txt中
void Output()
{
    ofstream outfile("data.txt");
        outfile<<Iter<<"代中最優(yōu)值為:"<<MaxF<<" ";
        outfile<<"\t"<<"x="<<Info[iMax-1].BestX<<" \t"<<"y="<<Info[iMax-1].BestY<<endl;
        outfile<<"***************************************************************"<<endl;
       
        for(int i=0;i<Iter;i++)
        {
                outfile<<"第"<<Info[i].generi<<"代的"<<"最優(yōu)值為"<<Info[i].MaxF<<" ";
                outfile<<" "<<"\t"<<"x="<<Info[i].BestX<<" \t"<<"y="<<Info[i].BestY;       
                outfile<<endl;
        }
}


clear all;
close all;
Size=50;    %種群個(gè)數(shù)
Iter=100;     %代數(shù)
Bitlen=18;   %二進(jìn)制串位數(shù)
Nc=40;      %交換個(gè)體數(shù)
Nm=15;       %變異個(gè)體數(shù)
max=10;
min=-10;   %個(gè)體取值范圍
%隨機(jī)生成種群
P=round(rand(Size,2*Bitlen));


%進(jìn)化開始
for k=1:Iter %迭代步數(shù)
    time(k)=k;
    for j=1:Size %生成50組 x和y，即所有的個(gè)體組成的種群
        M=P(j,:);   %生成個(gè)體，即取P的每一行
        x1=0;y1=0;
        %計(jì)算 x
        for i=1:Bitlen
            x1=x1+M(i)*2^(Bitlen-i); %計(jì)算前Bitlen列變成十進(jìn)制數(shù)
        end
        x=(max-min)*x1/(2^Bitlen-1)+min;
        %計(jì)算y
        for i=1:Bitlen
            y1=y1+M(Bitlen+i)*2^(Bitlen-i);%計(jì)算后Bitlen列變成十進(jìn)制數(shù)
        end
        y=(max-min)*y1/(2^Bitlen-1)+min;
     
        %計(jì)算適應(yīng)值,并尋找當(dāng)代最優(yōu)個(gè)體及最優(yōu)適應(yīng)值
        F(j)=0.9*exp(-((x+5)^2+(y+5)^2)/10)+0.99996*exp(-((x-5)^2+(y-5)^2)/20);
        %F(j)=sin(x)*sin(y)/(x*y);
        if j==1
                 BestF(k)=F(j);  
                 BestX(k)=x;
                 BestY(k)=y;
                 BestM=M;  
        else
               if F(j)>BestF(k)
                    BestF(k)=F(j);
                    BestX(k)=x;
                    BestY(k)=y;
                    BestM=M;
               end
        end
    end
   
    %計(jì)算所有個(gè)體的適應(yīng)值之和
    sum=0;
    for i=1:Size
        sum=sum+F(i);
    end
   %計(jì)算個(gè)體的適應(yīng)度
   for i=1:Size
       Fitness(i)=F(i)/sum;
   end
   
        
   
    %選擇,賭輪盤算法,每次產(chǎn)生一個(gè)選擇因子bet
     for j=1:1:Size
         bet=rand(1); %產(chǎn)生隨機(jī)因子
         psum=0;select=1;
            while(psum<bet)
                psum=psum+Fitness(select);
                select=select+1;
            end
            tempP(i,:)=P(i,:);   
     end
     
           
   
    %保護(hù)最優(yōu)個(gè)體
    tempP2=randint(1,5,[1,Size]); % 隨機(jī)產(chǎn)生5個(gè)位置
    for i=1:5
        tempP(tempP2(i),:)=BestM;
    end

    %交叉
    C=randint(1,Nc,[1,Size]); %隨機(jī)選擇交換個(gè)體
    for i=1:2:(Nc-1)   
        p=randint(1,1,[1,2*Bitlen-Bitlen/2]);%從1-Bitlen中產(chǎn)生一個(gè)交叉點(diǎn)
            temp=tempP(C(i),p:p+Bitlen/2);
            tempP(C(i),p:p+Bitlen/2)=tempP(C(i+1),p:p+Bitlen/2);
            tempP(C(i+1),p:p+Bitlen/2)=temp;
    end


    %變異
    M=randint(1,Nm,[1,Size]);%隨機(jī)選擇變異個(gè)體
    for i=1:Nm
        P=randint(1,4,[1,2*Bitlen]);%產(chǎn)生4個(gè)變異位置
        for j=1:4
            if(tempP(M(i),P(j))==0)
                tempP(M(i),P(j))=1;
            else tempP(M(i),P(j))=0;
            end
        end
    end
   
P=tempP;
disp(['迭代第' num2str(k) '步的最優(yōu)值'])
[BestX(k) BestY(k) BestF(k)]
end
figure(1);
plot(time,BestF);
xlabel('Times');ylabel('BestF');
figure(2);
plot(time,BestX);
xlabel('times');ylabel('BestX');
figure(3);
plot(time,BestY);
xlabel('time');ylabel('BestY')


        

   

               
               
   

桐花落地

怎么會(huì)有表情的。。。。呵呵

桐花落地

怎么會(huì)有表情的。。。。呵呵

吳昊

放這些C的程序在論壇有什么用呢:lol