遗传算法(Python)
liebian365 2024-11-19 06:32 11 浏览 0 评论
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 np
import matplotlib.pyplot as plt
def 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.fitness
def 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,child2
def 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 POP
if __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 np
import matplotlib.pyplot as plt
from pylab import *
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
NP=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 X2
def 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 X
def 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_e
def 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
相关推荐
- 4万多吨豪华游轮遇险 竟是因为这个原因……
-
(观察者网讯)4.7万吨豪华游轮搁浅,竟是因为油量太低?据观察者网此前报道,挪威游轮“维京天空”号上周六(23日)在挪威近海发生引擎故障搁浅。船上载有1300多人,其中28人受伤住院。经过数天的调...
- “菜鸟黑客”必用兵器之“渗透测试篇二”
-
"菜鸟黑客"必用兵器之"渗透测试篇二"上篇文章主要针对伙伴们对"渗透测试"应该如何学习?"渗透测试"的基本流程?本篇文章继续上次的分享,接着介绍一下黑客们常用的渗透测试工具有哪些?以及用实验环境让大家...
- 科幻春晚丨《震动羽翼说“Hello”》两万年星间飞行,探测器对地球的最终告白
-
作者|藤井太洋译者|祝力新【编者按】2021年科幻春晚的最后一篇小说,来自大家喜爱的日本科幻作家藤井太洋。小说将视角放在一颗太空探测器上,延续了他一贯的浪漫风格。...
- 麦子陪你做作业(二):KEGG通路数据库的正确打开姿势
-
作者:麦子KEGG是通路数据库中最庞大的,涵盖基因组网络信息,主要注释基因的功能和调控关系。当我们选到了合适的候选分子,单变量研究也已做完,接着研究机制的时便可使用到它。你需要了解你的分子目前已有哪些...
- 知存科技王绍迪:突破存储墙瓶颈,详解存算一体架构优势
-
智东西(公众号:zhidxcom)编辑|韦世玮智东西6月5日消息,近日,在落幕不久的GTIC2021嵌入式AI创新峰会上,知存科技CEO王绍迪博士以《存算一体AI芯片:AIoT设备的算力新选择》...
- 每日新闻播报(September 14)_每日新闻播报英文
-
AnOscarstatuestandscoveredwithplasticduringpreparationsleadinguptothe87thAcademyAward...
- 香港新巴城巴开放实时到站数据 供科技界研发使用
-
中新网3月22日电据香港《明报》报道,香港特区政府致力推动智慧城市,鼓励公私营机构开放数据,以便科技界研发使用。香港运输署21日与新巴及城巴(两巴)公司签署谅解备忘录,两巴将于2019年第3季度,开...
- 5款不容错过的APP: Red Bull Alert,Flipagram,WifiMapper
-
本周有不少非常出色的app推出,鸵鸟电台做了一个小合集。亮相本周榜单的有WifiMapper's安卓版的app,其中包含了RedBull的一款新型闹钟,还有一款可爱的怪物主题益智游戏。一起来看看我...
- Qt动画效果展示_qt显示图片
-
今天在这篇博文中,主要实践Qt动画,做一个实例来讲解Qt动画使用,其界面如下图所示(由于没有录制为gif动画图片,所以请各位下载查看效果):该程序使用应用程序单窗口,主窗口继承于QMainWindow...
- 如何从0到1设计实现一门自己的脚本语言
-
作者:dong...
- 三年级语文上册 仿写句子 需要的直接下载打印吧
-
描写秋天的好句好段1.秋天来了,山野变成了美丽的图画。苹果露出红红的脸庞,梨树挂起金黄的灯笼,高粱举起了燃烧的火把。大雁在天空一会儿写“人”字,一会儿写“一”字。2.花园里,菊花争奇斗艳,红的似火,粉...
- C++|那些一看就很简洁、优雅、经典的小代码段
-
目录0等概率随机洗牌:1大小写转换2字符串复制...
- 二年级上册语文必考句子仿写,家长打印,孩子照着练
-
二年级上册语文必考句子仿写,家长打印,孩子照着练。具体如下:...
你 发表评论:
欢迎- 一周热门
- 最近发表
- 标签列表
-
- wireshark怎么抓包 (75)
- qt sleep (64)
- cs1.6指令代码大全 (55)
- factory-method (60)
- sqlite3_bind_blob (52)
- hibernate update (63)
- c++ base64 (70)
- nc 命令 (52)
- wm_close (51)
- epollin (51)
- sqlca.sqlcode (57)
- lua ipairs (60)
- tv_usec (64)
- 命令行进入文件夹 (53)
- postgresql array (57)
- statfs函数 (57)
- .project文件 (54)
- lua require (56)
- for_each (67)
- c#工厂模式 (57)
- wxsqlite3 (66)
- dmesg -c (58)
- fopen参数 (53)
- tar -zxvf -c (55)
- 速递查询 (52)