遗传算法优化函数y=10*sin(5*x)+7*abs(x-5)+10,这个函数图像为:
下面看代码:
(1)首先看主函数
function main() clear; clc; %种群大小 popsize=100; %二进制编码长度 chromlength=10; %交叉概率 pc = 0.6; %变异概率 pm = 0.001; %初始种群 pop = initpop(popsize,chromlength); for i = 1:100 %计算适应度值(函数值) objvalue = cal_objvalue(pop); fitvalue = objvalue; %选择操作 newpop = selection(pop,fitvalue); %交叉操作 newpop = crossover(newpop,pc); %变异操作 newpop = mutation(newpop,pm); %更新种群 pop = newpop; %寻找最优解 [bestindividual,bestfit] = best(pop,fitvalue); x2 = binary2decimal(bestindividual); x1 = binary2decimal(newpop); y1 = cal_objvalue(newpop); if mod(i,10) == 0 figure; fplot(\'10*sin(5*x)+7*abs(x-5)+10\',[0 10]); hold on; plot(x1,y1,\'*\'); title([\'迭代次数为n=\' num2str(i)]); %plot(x1,y1,\'*\'); end end fprintf(\'The best X is --->>%5.2f\n\',x2); fprintf(\'The best Y is --->>%5.2f\n\',bestfit);
(2)下面看二进制种群生成的方法
%初始化种群大小 %输入变量: %popsize:种群大小 %chromlength:染色体长度-->>转化的二进制长度 %输出变量: %pop:种群 function pop=initpop(popsize,chromlength) pop = round(rand(popsize,chromlength)); %rand(3,4)生成3行4列的0-1之间的随机数 % rand(3,4) % % ans = % % 0.8147 0.9134 0.2785 0.9649 % 0.9058 0.6324 0.5469 0.1576 % 0.1270 0.0975 0.9575 0.9706 %round就是四舍五入 % round(rand(3,4))= % 1 1 0 1 % 1 1 1 0 % 0 0 1 1 %所以返回的种群就是每行是一个个体,列数是染色体长度
(3)下面看如何把二进制返回对应的十进制
%二进制转化成十进制函数 %输入变量: %二进制种群 %输出变量 %十进制数值 function pop2 = binary2decimal(pop) [px,py]=size(pop); for i = 1:py pop1(:,i) = 2.^(py-i).*pop(:,i); end %sum(.,2)对行求和,得到列向量 temp = sum(pop1,2); pop2 = temp*10/1023;
(4)下面看计算适应度函数:
%计算函数目标值 %输入变量:二进制数值 %输出变量:目标函数值 function [objvalue] = cal_objvalue(pop) x = binary2decimal(pop); %转化二进制数为x变量的变化域范围的数值 objvalue=10*sin(5*x)+7*abs(x-5)+10;
(5)如何选择新的个体
上面所有个体的函数值都计算出来了,存在objvalue中,此时它是不是也是100组y值啊,恩,那么对于现有的随机生成的100组x,怎么来再选择100组新的更好的x呢?这里我们把选择放在了交叉与变异之间了,都可以,如何选择,就要构造概率的那个轮盘了,谁的概率大,是不是选择的个体就会多一些?也就是现在的选择就是100中100个,最后出现的就够就是以前的100个中最优的x有一个的话,选择完后,可能就变成5个这个x了,多余的4个是不是相当于顶替了以前的不好的4个x值,这样才能达到x总数100不变啊。
%如何选择新的个体 %输入变量:pop二进制种群,fitvalue:适应度值 %输出变量:newpop选择以后的二进制种群 function [newpop] = selection(pop,fitvalue) %构造轮盘 [px,py] = size(pop); totalfit = sum(fitvalue); p_fitvalue = fitvalue/totalfit; p_fitvalue = cumsum(p_fitvalue);%概率求和排序 ms = sort(rand(px,1));%从小到大排列 fitin = 1; newin = 1; while newin<=px if(ms(newin))<p_fitvalue(fitin) newpop(newin,:)=pop(fitin,:); newin = newin+1; else fitin=fitin+1; end end
(6)怎么交叉
%交叉变换 %输入变量:pop:二进制的父代种群数,pc:交叉的概率 %输出变量:newpop:交叉后的种群数 function [newpop] = crossover(pop,pc) [px,py] = size(pop); newpop = ones(size(pop)); for i = 1:2:px-1 if(rand<pc) cpoint = round(rand*py); newpop(i,:) = [pop(i,1:cpoint),pop(i+1,cpoint+1:py)]; newpop(i+1,:) = [pop(i+1,1:cpoint),pop(i,cpoint+1:py)]; else newpop(i,:) = pop(i,:); newpop(i+1,:) = pop(i+1,:); end end
(7)怎么变异
%关于编译 %函数说明 %输入变量:pop:二进制种群,pm:变异概率 %输出变量:newpop变异以后的种群 function [newpop] = mutation(pop,pm) [px,py] = size(pop); newpop = ones(size(pop)); for i = 1:px if(rand<pm) mpoint = round(rand*py); if mpoint <= 0; mpoint = 1; end newpop(i,:) = pop(i,:); if newpop(i,mpoint) == 0 newpop(i,mpoint) = 1; else newpop(i,mpoint) == 1 newpop(i,mpoint) = 0; end else newpop(i,:) = pop(i,:); end end
(8)选择最优个体
%求最优适应度函数 %输入变量:pop:种群,fitvalue:种群适应度 %输出变量:bestindividual:最佳个体,bestfit:最佳适应度值 function [bestindividual bestfit] = best(pop,fitvalue) [px,py] = size(pop); bestindividual = pop(1,:); bestfit = fitvalue(1); for i = 2:px if fitvalue(i)>bestfit bestindividual = pop(i,:); bestfit = fitvalue(i); end end
到这里遗传算法程序就算是结束了。
看部分图片结果:
交叉
基本遗传算法(SGA)中交叉算子采用单点交叉算子。
单点交叉运算
变异
转:https://www.cnblogs.com/LoganChen/p/7509702.html
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