遗传算法C语言源代码(一元函数和二元函数)

遗传算法C语言源代码(一元函数和二元函数)
遗传算法C语言源代码(一元函数和二元函数)

C语言遗传算法代码

以下为遗传算法的源代码,计算一元代函数的代码和二元函数的代码以+++++++++++++++++++++++++++++++++++++为分割线分割开来,请自行选择适合的代码,使用时请略看完代码的注释,在需要更改的地方更改为自己需要的代码。

+++++++++++++++++++++++++++++++一元函数代码++++++++++++++++++++++++++++

#include

#include

#include

#include

#define POPSIZE 1000

#define maximization 1

#define minimization 2

#define cmax 100

#define cmin 0

#define length1 20

#define chromlength length1 //染色体长度

//注意,你是求最大值还是求最小值

int functionmode=minimization;

//变量的上下限的修改开始

float min_x1=-2;//变量的下界

float max_x1=-1;//变量的上界

//变量的上下限的修改结束

int popsize; //种群大小

int maxgeneration; //最大世代数

double pc; //交叉率

double pm; //变异率

struct individual

{

char chrom[chromlength+1];

double value;

double fitness; //适应度

};

int generation; //世代数

int best_index;

int worst_index;

struct individual bestindividual; //最佳个体

struct individual worstindividual; //最差个体

struct individual currentbest;

struct individual population[POPSIZE];

//函数声明

void generateinitialpopulation();

void generatenextpopulation();

void evaluatepopulation();

long decodechromosome(char *,int,int);

void calculateobjectvalue();

void calculatefitnessvalue();

void findbestandworstindividual();

void performevolution();

void selectoperator();

void crossoveroperator();

void mutationoperator();

void input();

void outputtextreport();

void generateinitialpopulation( ) //种群初始化

{

int i,j;

for (i=0;i

{

for(j=0;j

{

population[i].chrom[j]=(rand()%20<10)?'0':'1';

}

population[i].chrom[chromlength]='\0';

}

}

void generatenextpopulation() //生成下一代

{

selectoperator();

crossoveroperator();

mutationoperator();

}

void evaluatepopulation() //评价个体,求最佳个体{

calculateobjectvalue();

calculatefitnessvalue();

findbestandworstindividual();

}

long decodechromosome(char *string ,int point,int length) //给染色体解码{

int i;

long decimal=0;

char*pointer;

for(i=0,pointer=string+point;i

if(*pointer-'0')

{decimal +=(long)pow(2,i);

}

return (decimal);

}

void calculateobjectvalue() //计算函数值

{

int i;

long temp1,temp2;

double x1;

for (i=0; i

{

temp1=decodechromosome(population[i].chrom,0,length1);

x1=(max_x1-min_x1)*temp1/(1024*1024-1)+min_x1;

//目标函数修改开始

population[i].value=(pow(x1,5)-3*x1-1)*(pow(x1,5)-3*x1-1);

//目标函数修改结束

}

}

void calculatefitnessvalue()//计算适应度

{

int i;

double temp;

for(i=0;i

{

if(functionmode==maximization)

{if((population[i].value+cmin)>0.0)

{temp=cmin+population[i].value;}

else

{temp=0.0;

}

}

else if (functionmode==minimization)

{

if(population[i].value

{temp=cmax-population[i].value;}

else{ temp=0.0;}

}

population[i].fitness=temp;

}

}

void findbestandworstindividual( ) //求最佳个体和最差个体{

int i;

double sum=0.0;

bestindividual=population[0];

worstindividual=population[0];

for (i=1;i

if (population[i].fitness>bestindividual.fitness){

bestindividual=population[i];

best_index=i;

}

else if (population[i].fitness

worstindividual=population[i];

worst_index=i;

}

sum+=population[i].fitness;

}

if (generation==0){

currentbest=bestindividual;

}

else{

if(bestindividual.fitness>=currentbest.fitness){

currentbest=bestindividual;

}

}

}

void performevolution() //演示评价结果

{

if (bestindividual.fitness>currentbest.fitness){ currentbest=population[best_index];

}

else{

population[worst_index]=currentbest;

}

}

void selectoperator() //比例选择算法

{

int i,index;

double p,sum=0.0;

double cfitness[POPSIZE];

struct individual newpopulation[POPSIZE];

for(i=0;i

{sum+=population[i].fitness;}

for(i=0;i

cfitness[i]=population[i].fitness/sum;

}

for(i=1;i

cfitness[i]=cfitness[i-1]+cfitness[i];

}

for (i=0;i

{

p=rand()%1000/1000.0;

index=0;

while (p>cfitness[index])

{

index++;

}

newpopulation[i]=population[index];

}

for(i=0;i

population[i]=newpopulation[i];

}

}

void crossoveroperator() //交叉算法

{

int i,j;

int index[POPSIZE];

int point,temp;

double p;

char ch;

for (i=0;i

index[i]=i;

}

for (i=0;i

point=rand()%(popsize-i);

temp=index[i];

index[i]=index[point+i];

index[point+i]=temp;

}

for (i=0;i

p=rand()%1000/1000.0;

if (p

point=rand()%(chromlength-1)+1;

for (j=point; j

ch=population[index[i]].chrom[j];

population[index[i]].chrom[j]=population[index[i+1]].chrom[j];

population[index[i+1]].chrom[j]=ch;

}

}

}

}

void mutationoperator() //变异操作

{

int i,j;

double p;

for (i=0;i

for(j=0;j

p=rand()%1000/1000.0;

if (p

population[i].chrom[j]=(population[i].chrom[j]=='0')?'1':'0';

}

}

}

void input() //数据输入

{ //printf("初始化全局变量:\n");

//printf(" 种群大小(50-500):");

//scanf("%d", &popsize);

popsize=500;

if((popsize%2) != 0)

{

//printf( " 种群大小已设置为偶数\n");

popsize++;};

//printf(" 最大世代数(100-300):");

//scanf("%d", &maxgeneration);

maxgeneration=200;

//printf(" 交叉率(0.2-0.99):");

//scanf("%f", &pc);

pc=0.95;

//printf(" 变异率(0.001-0.1):");

//scanf("%f", &pm);

pm=0.03;

}

void outputtextreport()//数据输出

{

int i;

double sum;

double average;

sum=0.0;

for(i=0;i

{sum+=population[i].value;}

average=sum/popsize;

printf("当前世代=%d\n当前世代平均函数值=%f\n当前世代最优函数值=%f\n",generation,average,population[best_index].value);

}

void main() //主函数

{ int i;

long temp1,temp2;

double x1,x2;

generation=0;

input();

generateinitialpopulation();

evaluatepopulation();

while(generation

generation++;

generatenextpopulation();

evaluatepopulation();

performevolution();

outputtextreport();

}

printf("\n");

printf(" 统计结果: ");

printf("\n");

//printf("最大函数值等于:%f\n",currentbest.fitness);

printf("其染色体编码为:");

for (i=0;i

{

printf("%c",currentbest.chrom[i]);

}

printf("\n");

temp1=decodechromosome(currentbest.chrom,0,length1);

x1=(max_x1-min_x1)*temp1/(1024*1024-1)+min_x1;

printf("x1=%lf\n",x1);

//这是需要修改的地方

printf("最优值等于:%f\n",(pow(x1,5)-3*x1-1)*(pow(x1,5)-3*x1-1));

}

+++++++++++++++++++++++++二元函数代码+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ #include

#include

#include

#include

#define POPSIZE 500

#define maximization 1

#define minimization 2

#define cmax 100

#define cmin 0

#define length1 20

#define length2 20

#define chromlength length1+length2 //染色体长度

//-----------求最大还是最小值

int functionmode=maximization;

//-----------

//-----------变量上下界

float min_x1=0;

float max_x1=3;

float min_x2=1;

float max_x2=5;

//-----------

int popsize; //种群大小

int maxgeneration; //最大世代数

double pc; //交叉率

double pm; //变异率

struct individual

{

char chrom[chromlength+1];

double value;

double fitness; //适应度

};

int generation; //世代数

int best_index;

int worst_index;

struct individual bestindividual; //最佳个体struct individual worstindividual; //最差个体struct individual currentbest;

struct individual population[POPSIZE];

//函数声明

void generateinitialpopulation();

void generatenextpopulation();

void evaluatepopulation();

long decodechromosome(char *,int,int);

void calculateobjectvalue();

void calculatefitnessvalue();

void findbestandworstindividual();

void performevolution();

void selectoperator();

void crossoveroperator();

void mutationoperator();

void input();

void outputtextreport();

void generateinitialpopulation( ) //种群初始化{

int i,j;

for (i=0;i

{

for(j=0;j

{

population[i].chrom[j]=(rand()%40<20)?'0':'1';

}

population[i].chrom[chromlength]='\0';

}

}

void generatenextpopulation() //生成下一代

{

selectoperator();

crossoveroperator();

mutationoperator();

}

void evaluatepopulation() //评价个体,求最佳个体

{

calculateobjectvalue();

calculatefitnessvalue();

findbestandworstindividual();

}

long decodechromosome(char *string ,int point,int length) //给染色体解码{

int i;

long decimal=0;

char*pointer;

for(i=0,pointer=string+point;i

if(*pointer-'0')

{decimal +=(long)pow(2,i);

}

return (decimal);

}

void calculateobjectvalue() //计算函数值

{

int i;

long temp1,temp2;

double x1,x2;

for (i=0; i

{

temp1=decodechromosome(population[i].chrom,0,length1);

temp2=decodechromosome(population[i].chrom,length1,length2);

x1=(max_x1-min_x1)*temp1/(1024*1024-1)+min_x1;

x2=(max_x2-min_x2)*temp2/(1024*1024-1)+min_x2;

//-----------函数

population[i].value=x1*x1+sin(x1*x2)-x2*x2;

//-----------

}

}

void calculatefitnessvalue()//计算适应度

{

int i;

double temp;

for(i=0;i

{

if(functionmode==maximization)

{if((population[i].value+cmin)>0.0)

{temp=cmin+population[i].value;}

else

{temp=0.0;

}

}

else if (functionmode==minimization)

{

if(population[i].value

{temp=cmax-population[i].value;}

else{ temp=0.0;}

}

population[i].fitness=temp;

}

}

void findbestandworstindividual( ) //求最佳个体和最差个体{

int i;

double sum=0.0;

bestindividual=population[0];

worstindividual=population[0];

for (i=1;i

if (population[i].fitness>bestindividual.fitness){

bestindividual=population[i];

best_index=i;

}

else if (population[i].fitness

worstindividual=population[i];

worst_index=i;

}

sum+=population[i].fitness;

}

if (generation==0){

currentbest=bestindividual;

}

else{

if(bestindividual.fitness>=currentbest.fitness){

currentbest=bestindividual;

}

}

}

void performevolution() //演示评价结果

{

if (bestindividual.fitness>currentbest.fitness){

currentbest=population[best_index];

}

else{

population[worst_index]=currentbest;

}

}

void selectoperator() //比例选择算法

{

int i,index;

double p,sum=0.0;

double cfitness[POPSIZE];

struct individual newpopulation[POPSIZE];

for(i=0;i

{sum+=population[i].fitness;}

for(i=0;i

cfitness[i]=population[i].fitness/sum;

}

for(i=1;i

cfitness[i]=cfitness[i-1]+cfitness[i];

}

for (i=0;i

{

p=rand()%1000/1000.0;

index=0;

while (p>cfitness[index])

{

index++;

}

newpopulation[i]=population[index];

}

for(i=0;i

population[i]=newpopulation[i];

}

}

void crossoveroperator() //交叉算法

{

int i,j;

int index[POPSIZE];

int point,temp;

double p;

char ch;

for (i=0;i

index[i]=i;

}

for (i=0;i

point=rand()%(popsize-i);

temp=index[i];

index[i]=index[point+i];

index[point+i]=temp;

}

for (i=0;i

p=rand()%1000/1000.0;

if (p

point=rand()%(chromlength-1)+1;

for (j=point; j

ch=population[index[i]].chrom[j];

population[index[i]].chrom[j]=population[index[i+1]].chrom[j];

population[index[i+1]].chrom[j]=ch;

}

}

}

}

void mutationoperator() //变异操作

{

int i,j;

double p;

for (i=0;i

for(j=0;j

p=rand()%1000/1000.0;

if (p

population[i].chrom[j]=(population[i].chrom[j]=='0')?'1':'0';

}

}

}

}

void input() //数据输入

{ //printf("初始化全局变量:\n");

//printf(" 种群大小(50-500):");

//scanf("%d", &popsize);

popsize=200;

if((popsize%2) != 0)

{

//printf( " 种群大小已设置为偶数\n");

popsize++;};

//printf(" 最大世代数(100-300):");

//scanf("%d", &maxgeneration);

maxgeneration=200;

//printf(" 交叉率(0.2-0.99):");

//scanf("%f", &pc);

pc=0.9;

//printf(" 变异率(0.001-0.1):");

//scanf("%f", &pm);

pm=0.003;

}

void outputtextreport()//数据输出

{

int i;

double sum;

double average;

sum=0.0;

for(i=0;i

{sum+=population[i].value;}

average=sum/popsize;

printf("当前世代=%d\n当前世代平均函数值=%f\n当前世代最优函数值

=%f\n",generation,average,population[best_index].value);

}

void main() //主函数

{ int i;

long temp1,temp2;

double x1,x2;

generation=0;

input();

generateinitialpopulation();

evaluatepopulation();

while(generation

{

generation++;

generatenextpopulation();

evaluatepopulation();

performevolution();

outputtextreport();

}

printf("\n");

printf(" 统计结果: ");

printf("\n");

//printf("最大函数值等于:%f\n",currentbest.fitness);

printf("其染色体编码为:");

for (i=0;i

{

printf("%c",currentbest.chrom[i]);

}

printf("\n");

temp1=decodechromosome(currentbest.chrom,0,length1);

temp2=decodechromosome(currentbest.chrom,length1,length2);

x1=(max_x1-min_x1)*temp1/(1024*1024-1)+min_x1;

x2=(max_x2-min_x2)*temp2/(1024*1024-1)+min_x2;

printf("x=%lf,y=%lf\n",x1,x2);

//-----------修改函数

printf("最大值=%f\n",x1*x1+sin(x1*x2)-x2*x2);

//-----------

}

遗传算法的c语言程序

一需求分析 1.本程序演示的是用简单遗传算法随机一个种群,然后根据所给的交叉率,变异率,世代数计算最大适应度所在的代数 2.演示程序以用户和计算机的对话方式执行,即在计算机终端上显示“提示信息”之后,由用户在键盘上输入演示程序中规定的命令;相应的输入数据和运算结果显示在其后。3.测试数据 输入初始变量后用y=100*(x1*x1-x2)*(x1*x2-x2)+(1-x1)*(1-x1)其中-2.048<=x1,x2<=2.048作适应度函数求最大适应度即为函数的最大值 二概要设计 1.程序流程图 2.类型定义 int popsize; //种群大小 int maxgeneration; //最大世代数 double pc; //交叉率 double pm; //变异率 struct individual

{ char chrom[chromlength+1]; double value; double fitness; //适应度 }; int generation; //世代数 int best_index; int worst_index; struct individual bestindividual; //最佳个体 struct individual worstindividual; //最差个体 struct individual currentbest; struct individual population[POPSIZE]; 3.函数声明 void generateinitialpopulation(); void generatenextpopulation(); void evaluatepopulation(); long decodechromosome(char *,int,int); void calculateobjectvalue(); void calculatefitnessvalue(); void findbestandworstindividual(); void performevolution(); void selectoperator(); void crossoveroperator(); void mutationoperator(); void input(); void outputtextreport(); 4.程序的各函数的简单算法说明如下: (1).void generateinitialpopulation ()和void input ()初始化种群和遗传算法参数。 input() 函数输入种群大小,染色体长度,最大世代数,交叉率,变异率等参数。 (2)void calculateobjectvalue();计算适应度函数值。 根据给定的变量用适应度函数计算然后返回适度值。 (3)选择函数selectoperator() 在函数selectoperator()中首先用rand ()函数产生0~1间的选择算子,当适度累计值不为零时,比较各个体所占总的适应度百分比的累计和与选择算子,直到达到选择算子的值那个个体就被选出,即适应度为fi的个体以fi/∑fk的概率继续存在; 显然,个体适应度愈高,被选中的概率愈大。但是,适应度小的个体也有可能被选中,以便增加下一代群体的多样性。 (4)染色体交叉函数crossoveroperator() 这是遗传算法中的最重要的函数之一,它是对个体两个变量所合成的染色体进行交叉,而不是变量染色体的交叉,这要搞清楚。首先用rand ()函数产生随机概率,若小于交叉概率,则进行染色体交叉,同时交叉次数加1。这时又要用rand()函数随机产生一位交叉位,把染色

C语言函数大全(m开头)

C语言函数大全(m开头) main()主函数 每一C 程序都必须有一 main() 函数, 可以根据自己的爱好把它放在程序的某 个地方。有些程序员把它放在最前面, 而另一些程序员把它放在最后面, 无论放 在哪个地方, 以下几点说明都是适合的。 1. main() 参数 在Turbo C2.0启动过程中, 传递main()函数三个参数: argc, argv和env。 * argc: 整数, 为传给main()的命令行参数个数。 * argv: 字符串数组。 在DOS 3.X 版本中, argv[0] 为程序运行的全路径名; 对DOS 3.0 以下的版本, argv[0]为空串("") 。 argv[1] 为在DOS命令行中执行程序名后的第一个字符串; argv[2] 为执行程序名后的第二个字符串; ... argv[argc]为NULL。 *env: 安符串数组。env[] 的每一个元素都包含ENVVAR=value形式的字符 串。其中ENVVAR为环境变量如PATH或87。value 为ENVVAR的对应值如C:\DOS, C: \TURBOC(对于PATH) 或YES(对于87)。 Turbo C2.0启动时总是把这三个参数传递给main()函数, 可以在用户程序中 说明(或不说明)它们, 如果说明了部分(或全部)参数, 它们就成为main()子程序 的局部变量。 请注意: 一旦想说明这些参数, 则必须按argc, argv, env 的顺序, 如以下 的例子: main() main(int argc) main(int argc, char *argv[]) main(int argc, char *argv[], char *env[])

MATLAB实验报告-遗传算法解最短路径以及函数最小值问题

硕士生考查课程考试试卷 考试科目:MATLAB教程 考生姓名:考生学号: 学院:专业: 考生成绩: 任课老师(签名) 考试日期:20 年月日午时至时

《MATLAB教程》试题: A、利用MATLAB设计遗传算法程序,寻找下图11个端点的最短路径,其中没有连接的端点表示没有路径。要求设计遗传算法对该问题求解。 a c d e f h i k 1 2 1 6 8 3 1 7 9 4 6 7 2 9 4 2 1 1 B、设计遗传算法求解f(x)极小值,具体表达式如下: 要求必须使用m函数方式设计程序。 C、利用MATLAB编程实现:三名商人各带一个随从乘船渡河,一只小船只能容纳二人,由他们自己划行,随从们密约,在河的任一岸,一旦随从的人数比商人多,就杀人越货,但是如何乘船渡河的大权掌握在商人手中,商人们怎样才能安全渡河? D、结合自己的研究方向选择合适的问题,利用MATLAB进行实验。 以上四题任选一题进行实验,并写出实验报告。

选择题目: A 一、问题分析(10分) 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 1 2 1 6 8 3 1 7 9 4 6 7 2 9 4 2 1 1 如图如示,将节点编号,依次为 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11,由图论知识,则可写出其带权邻接矩阵为: 0 2 8 1 500 500 500 500 500 500 500 2 0 6 500 1 500 500 500 500 500 500 8 6 0 7 500 1 500 500 500 500 500 1 500 7 0 500 500 9 500 500 500 500 500 1 500 500 0 3 500 2 500 500 500 500 500 1 500 3 0 4 500 6 500 500 500 500 500 9 500 4 0 500 500 1 500 500 500 500 500 2 500 500 0 7 500 9 500 500 500 500 500 6 500 7 0 1 2 500 500 500 500 500 500 1 500 1 0 4 500 500 500 500 500 500 500 9 2 4 0 注:为避免计算时无穷大数吃掉小数,此处为令inf=500。 问题要求求出任意两点间的最短路径,Floyd算法采用的是在两点间尝试插入顶点,比较距离长短的方法。我思考后认为,用遗传算法很难找到一个可以统一表示最短路径的函数,但是可以对每一对点分别计算,然后加入for循环,可将相互之间的所有情况解出。观察本题可发现,所有节点都是可双向行走,则可只计算i到j的路径与距离,然后将矩阵按主对角线翻折即可得到全部数据。二、实验原理与数学模型(20分) 实现原理为遗传算法原理: 按所选择的适应度函数并通过遗传中的复制、交叉及变异对个体进行筛选,使得适应度高的个体被保留下来,组成新的群体,新的群体既继承了上一代的信息,又优于上一代。这样周而复始,群体中个体适应度不断提高,直到满足一定的条件。 数学模型如下: 设图由非空点集合和边集合组成,其中 又设的值为,故可表示为一个三元组 则求最短路径的数学模型可以描述为:

遗传算法用于函数优化

遗传算法用于函数优化求解 一、实验目的 本实验要求在掌握遗传算法的基本思想、原理和算法流程的基础上,能够针对指定的单变量优化目标函数,设计相应的遗传算法优化程序,并求得全局最优解。 二、实验要求 针对目标函数 2 1(1),[0,2]y x x =--∈,设计利用遗传算法进行优化求解的程序,绘制迭代过程中最优解的变化情况,并分别改变算法中的编码位数、种群规模、交叉和变异概率,分析这些变量对算法精度及收敛性的影响。 三、实验步骤 1、初始化种群,确定种群规模M=20,编码位数n=5 和编码机制(二进制编码); 初始化种群:E = round(rand(M,n)); 每个编码对应的二进制数值: (1) 2i i i y y -=?∑ i y 为第i 位二进制代码; 二进制数y 转换为十进制数x : max min min *21n x x x y x -= +-; 2、根据给定的目标函数,计算各个种群的适应度值; 3、采用轮盘选择法对种群进行选择复制; 4、设定交叉概率为0.9,进行遗传操作(交叉); 5、设定变异概率0.05,进行遗传操作(变异); 6、产生下一代种群,与终止条件比较,不满足返回到步骤2直到满足条件退出。 算法的流程如图7.1所示。

N Y 结束 输出结果 迭代次数达上限? 开始 初始化种群(编码) 计算适应度函数 交叉、变异 选择、复制 达到系统指标? 图7.1 算法流程图 四、实验结果及分析 我们采用遗传算法来寻求目标函数的最大值。初始化样本个数为20个,编码位数为5位,采用二进制编码,交叉概率为0.9,变异概率为0.05,最大迭代次数为1000次,初始样本随机选择,当父代与子代间适应度变化小于0.001时,达到系统指标。MATLAB 模拟运行输出迭代种群的平均适应度变化、种群的最优解与最差解,绘出图像(见图1),计算运行时间的平均值(见表1),由表可知,平均运行时间约为0.65秒左右,速度较快。由图可知,前期平均适应度是不断上升的,到达一定程度后即平均适应度在0.9以上后,就基本处于波动平衡状态。

MATLAB课程遗传算法实验报告及源代码

硕士生考查课程考试试卷 考试科目: 考生姓名:考生学号: 学院:专业: 考生成绩: 任课老师(签名) 考试日期:年月日午时至时

《MATLAB 教程》试题: A 、利用MATLA B 设计遗传算法程序,寻找下图11个端点最短路径,其中没有连接端点表示没有路径。要求设计遗传算法对该问题求解。 a e h k B 、设计遗传算法求解f (x)极小值,具体表达式如下: 321231(,,)5.12 5.12,1,2,3i i i f x x x x x i =?=???-≤≤=? ∑ 要求必须使用m 函数方式设计程序。 C 、利用MATLAB 编程实现:三名商人各带一个随从乘船渡河,一只小船只能容纳二人,由他们自己划行,随从们密约,在河的任一岸,一旦随从的人数比商人多,就杀人越货,但是如何乘船渡河的大权掌握在商人手中,商人们怎样才能安全渡河? D 、结合自己的研究方向选择合适的问题,利用MATLAB 进行实验。 以上四题任选一题进行实验,并写出实验报告。

选择题目: B 、设计遗传算法求解f (x)极小值,具体表达式如下: 321231(,,)5.12 5.12,1,2,3i i i f x x x x x i =?=???-≤≤=? ∑ 要求必须使用m 函数方式设计程序。 一、问题分析(10分) 这是一个简单的三元函数求最小值的函数优化问题,可以利用遗传算法来指导性搜索最小值。实验要求必须以matlab 为工具,利用遗传算法对问题进行求解。 在本实验中,要求我们用M 函数自行设计遗传算法,通过遗传算法基本原理,选择、交叉、变异等操作进行指导性邻域搜索,得到最优解。 二、实验原理与数学模型(20分) (1)试验原理: 用遗传算法求解函数优化问题,遗传算法是模拟生物在自然环境下的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索方法。其采纳了自然进化模型,从代表问题可能潜在解集的一个种群开始,种群由经过基因编码的一定数目的个体组成。每个个体实际上是染色体带有特征的实体;初始种群产生后,按照适者生存和优胜劣汰的原理,逐代演化产生出越来越好的解:在每一代,概据问题域中个体的适应度大小挑选个体;并借助遗传算子进行组合交叉和主客观变异,产生出代表新的解集的种群。这一过程循环执行,直到满足优化准则为止。最后,末代个体经解码,生成近似最优解。基于种群进化机制的遗传算法如同自然界进化一样,后生代种群比前生代更加适应于环境,通过逐代进化,逼近最优解。 遗传算法是一种现代智能算法,实际上它的功能十分强大,能够用于求解一些难以用常规数学手段进行求解的问题,尤其适用于求解多目标、多约束,且目标函数形式非常复杂的优化问题。但是遗传算法也有一些缺点,最为关键的一点,即没有任何理论能够证明遗传算法一定能够找到最优解,算法主要是根据概率论的思想来寻找最优解。因此,遗传算法所得到的解只是一个近似解,而不一定是最优解。 (2)数学模型 对于求解该问题遗传算法的构造过程: (1)确定决策变量和约束条件;

C语言函数库详解(收藏版)

c语言函数库 目录 第一章(C标准库) (4) 1. :诊断 (4) 2. :字符类别测试 (5) 3. :错误处理 (5) 4. :整型常量 (6) 5. :地域环境 (6) 6. :数学函数 (7) 7. :非局部跳转 (8) 8. :信号 (9) 9. :可变参数表 (11) 10. :公共定义 (11) 11. :输入输出 (12) 12. :实用函数 (13) 13. :日期与时间函数 (13) 第二章(IO函数) (14) clearerr:复位错误标志函数 (15) feof:检测文件结束符函数 (16) ferror:检测流上的错误函数 (17) fflush:清除文件缓冲区函数 (18) fgetc:从流中读取字符函数 (19) fgetpos:取得当前文件的句柄函数 (20) fgets:从流中读取字符串函数 (21) fopen、fclose:文件的打开与关闭函数 (22) fprintf:格式化输出函数 (23) fputc:向流中输出字符函数 (25) fputs:向流中输出字符串函数 (25) fread:从流中读取字符串函数 (26) freopen:替换文件中数据流函数 (27) fscanf:格式化输入函数 (28) fseek:文件指针定位函数 (28) fsetpos:定位流上的文件指针函数 (30) ftell:返回当前文件指针位置函数 (31) fwrite:向文件写入数据函数 (31) getc:从流中读取字符函数 (32) getchar:从标准输入文件中读取字符函数 (33) gets:从标准输入文件中读取字符串函数 (34) perror:打印系统错误信息函数 (34) printf:产生格式化输出的函数 (35) putc:向指定流中输出字符函数 (36) putchar:向标准输出文件上输出字符 (37)

4遗传算法与函数优化

第四章遗传算法与函数优化 4.1 研究函数优化的必要性: 首先,对很多实际问题进行数学建模后,可将其抽象为一个数值函数的优化问题。由于问题种类的繁多,影响因素的复杂,这些数学函数会呈现出不同的数学特征。除了在函数是连续、可求导、低阶的简单情况下可解析地求出其最优解外,大部分情况下需要通过数值计算的方法来进行近似优化计算。 其次,如何评价一个遗传算法的性能优劣程度一直是一个比较难的问题。这主要是因为现实问题种类繁多,影响因素复杂,若对各种情况都加以考虑进行试算,其计算工作量势必太大。由于纯数值函数优化问题不包含有某一具体应用领域中的专门知识,它们便于不同应用领域中的研究人员能够进行相互理解和相互交流,并且能够较好地反映算法本身所具有的本质特征和实际应用能力。所以人们专门设计了一些具有复杂数学特征的纯数学函数,通过遗传算法对这些函数的优化计算情况来测试各种遗传算法的性能。 4.2 评价遗传算法性能的常用测试函数 在设计用于评价遗传算法性能的测试函数时,必须考虑实际应用问题的数学模型中所可能呈现出的各种数学特性,以及可能遇到的各种情况和影响因素。这里所说的数学特性主要包括: ●连续函数或离散函数; ●凹函数或凸函数; ●二次函数或非二次函数; ●低维函数或高维函数; ●确定性函数或随机性函数; ●单峰值函数或多峰值函数,等等。 下面是一些在评价遗传算法性能时经常用到的测试函数: (1)De Jong函数F1: 这是一个简单的平方和函数,只有一个极小点f1(0, 0, 0)=0。

(2)De Jong 函数F2: 这是一个二维函数,它具有一个全局极小点f 2(1,1) = 0。该函数虽然是单峰值的函数,但它却是病态的,难以进行全局极小化。 (3)De Jong 函数F3: 这是一个不连续函数,对于]0.5,12.5[--∈i x 区域内的每一个点,它都取全局极小值 30),,,,(543213-=x x x x x f 。

基于遗传算法的matlab源代码

function youhuafun D=code; N=50;%Tunable maxgen=50;%Tunable crossrate=0.5;%Tunable muterate=0.08;%Tunable generation=1; num=length(D); fatherrand=randint(num,N,3); score=zeros(maxgen,N); while generation<=maxgen ind=randperm(N-2)+2;%随机配对交叉 A=fatherrand(:,ind(1:(N-2)/2)); B=fatherrand(:,ind((N-2)/2+1:end)); %多点交叉 rnd=rand(num,(N-2)/2); ind=rnd tmp=A(ind); A(ind)=B(ind); B(ind)=tmp; %%两点交叉 %for kk=1:(N-2)/2 %rndtmp=randint(1,1,num)+1; %tmp=A(1:rndtmp,kk); %A(1:rndtmp,kk)=B(1:rndtmp,kk); %B(1:rndtmp,kk)=tmp; %end fatherrand=[fatherrand(:,1:2),A,B]; %变异 rnd=rand(num,N); ind=rnd[m,n]=size(ind); tmp=randint(m,n,2)+1; tmp(:,1:2)=0; fatherrand=tmp+fatherrand; fatherrand=mod(fatherrand,3); %fatherrand(ind)=tmp; %评价、选择 scoreN=scorefun(fatherrand,D);%求得N个个体的评价函数 score(generation,:)=scoreN; [scoreSort,scoreind]=sort(scoreN); sumscore=cumsum(scoreSort); sumscore=sumscore./sumscore(end); childind(1:2)=scoreind(end-1:end); for k=3:N tmprnd=rand; tmpind=tmprnd difind=[0,diff(t mpind)]; if~any(difind) difind(1)=1; end childind(k)=scoreind(logical(difind)); end fatherrand=fatherrand(:,childind); generation=generation+1; end %score maxV=max(score,[],2); minV=11*300-maxV; plot(minV,'*');title('各代的目标函数值'); F4=D(:,4); FF4=F4-fatherrand(:,1); FF4=max(FF4,1); D(:,5)=FF4; save DData D function D=code load youhua.mat %properties F2and F3 F1=A(:,1); F2=A(:,2); F3=A(:,3); if(max(F2)>1450)||(min(F2)<=900) error('DATA property F2exceed it''s range (900,1450]') end %get group property F1of data,according to F2value F4=zeros(size(F1)); for ite=11:-1:1 index=find(F2<=900+ite*50); F4(index)=ite; end D=[F1,F2,F3,F4]; function ScoreN=scorefun(fatherrand,D) F3=D(:,3); F4=D(:,4); N=size(fatherrand,2); FF4=F4*ones(1,N); FF4rnd=FF4-fatherrand; FF4rnd=max(FF4rnd,1); ScoreN=ones(1,N)*300*11; %这里有待优化

遗 传 算 法 详 解 ( 含 M A T L A B 代 码 )

GATBX遗传算法工具箱函数及实例讲解 基本原理: 遗传算法是一种典型的启发式算法,属于非数值算法范畴。它是模拟达尔文的自然选择学说和自然界的生物进化过程的一种计算模型。它是采用简单的编码技术来表示各种复杂的结构,并通过对一组编码表示进行简单的遗传操作和优胜劣汰的自然选择来指导学习和确定搜索的方向。遗传算法的操作对象是一群二进制串(称为染色体、个体),即种群,每一个染色体都对应问题的一个解。从初始种群出发,采用基于适应度函数的选择策略在当前种群中选择个体,使用杂交和变异来产生下一代种群。如此模仿生命的进化进行不断演化,直到满足期望的终止条件。 运算流程: Step 1:对遗传算法的运行参数进行赋值。参数包括种群规模、变量个数、交叉概率、变异概 率以及遗传运算的终止进化代数。 Step 2:建立区域描述器。根据轨道交通与常规公交运营协调模型的求解变量的约束条件,设置变量的取值范围。 Step 3:在Step 2的变量取值范围内,随机产生初始群体,代入适应度函数计算其适应度值。 Step 4:执行比例选择算子进行选择操作。 Step 5:按交叉概率对交叉算子执行交叉操作。

Step 6:按变异概率执行离散变异操作。 Step 7:计算Step 6得到局部最优解中每个个体的适应值,并执行最优个体保存策略。 Step 8:判断是否满足遗传运算的终止进化代数,不满足则返回Step 4,满足则输出运算结果。 运用遗传算法工具箱: 运用基于Matlab的遗传算法工具箱非常方便,遗传算法工具箱里包括了我们需要的各种函数库。目前,基于Matlab的遗传算法工具箱也很多,比较流行的有英国设菲尔德大学开发的遗传算法工具箱GATBX、GAOT以及Math Works公司推出的GADS。实际上,GADS就是大家所看到的Matlab中自带的工具箱。我在网上看到有问为什么遗传算法函数不能调用的问题,其实,主要就是因为用的工具箱不同。因为,有些人用的是GATBX带有的函数,但MATLAB自带的遗传算法工具箱是GADS,GADS当然没有GATBX里的函数,因此运行程序时会报错,当你用MATLAB来编写遗传算法代码时,要根据你所安装的工具箱来编写代码。 以GATBX为例,运用GATBX时,要将GATBX解压到Matlab下的toolbox文件夹里,同时,set path将GATBX文件夹加入到路径当中。 这块内容主要包括两方面工作:1、将模型用程序写出来(.M文件),即目标函数,若目标函数非负,即可直接将目标函数作为适应度函数。2、设置遗传算法的运行参数。包括:种群规模、变量个数、区域描述器、交叉概率、变异概率以及遗传运算的终止进化代数等等。

一个简单实用的遗传算法c程序完整版

一个简单实用的遗传算 法c程序 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

一个简单实用的遗传算法c程序(转载) 2009-07-28 23:09:03 阅读418 评论0 字号:大中小 这是一个非常简单的遗传算法源代码,是由Denis Cormier (North Carolina State University)开发的,Sita (University of North Carolina at Charlotte)修正。代码保证尽可能少,实际上也不必查错。对一特定的应用修正此代码,用户只需改变常数的定义并且定义“评价函数”即可。注意代码的设计是求最大值,其中的目标函数只能取正值;且函数值和个体的适应值之间没有区别。该系统使用比率选择、精华模型、单点杂交和均匀变异。如果用Gaussian变异替换均匀变异,可能得到更好的效果。代码没有任何图形,甚至也没有屏幕输出,主要是保证在平台之间的高可移植性。读者可以从,目录 coe/evol中的文件中获得。要求输入的文件应该命名为‘’;系统产生的输出文件为‘’。输入的文件由几行组成:数目对应于变量数。且每一行提供次序——对应于变量的上下界。如第一行为第一个变量提供上下界,第二行为第二个变量提供上下界,等等。 /**************************************************************************/ /* This is a simple genetic algorithm implementation where the */ /* evaluation function takes positive values only and the */ /* fitness of an individual is the same as the value of the */ /* objective function */ /**************************************************************************/ #include <> #include <> #include <> /* Change any of these parameters to match your needs */ #define POPSIZE 50 /* population size */

遗传算法求解函数极值C语言代码

#include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "conio.h" #include "math.h" #include "time.h" #define num_C 12 //个体的个数,前6位表示x1,后6位表示x2 #define N 100 //群体规模为100 #define pc 0.9 //交叉概率为0.9 #define pm 0.1 //变异概率为10% #define ps 0.6 //进行选择时保留的比例 #define genmax 2000 //最大代数200 int RandomInteger(int low,int high); void Initial_gen(struct unit group[N]); void Sort(struct unit group[N]); void Copy_unit(struct unit *p1,struct unit *p2); void Cross(struct unit *p3,struct unit *p4); void Varation(struct unit group[N],int i); void Evolution(struct unit group[N]); float Calculate_cost(struct unit *p); void Print_optimum(struct unit group[N],int k); /* 定义个体信息*/ typedef struct unit { int path[num_C]; //每个个体的信息 double cost; //个体代价值 }; struct unit group[N]; //种群变量group int num_gen=0; //记录当前达到第几代 int main() { int i,j; srand((int)time(NULL)); //初始化随机数发生器 Initial_gen(group); //初始化种群 Evolution(group); //进化:选择、交叉、变异 getch(); return 0; } /* 初始化种群*/ void Initial_gen(struct unit group[N]) { int i,j; struct unit *p; for(i=0;i<=N-1;i++) //初始化种群里的100个个体 {

遗传算法求复杂函数极值问题【精品毕业设计】(完整版)

遗传算法求复杂函数极值问题 中文摘要: 本文首先介绍遗传算法的历史背景,基本思想,对遗传算法的常见的编码解码方法进行了深入的阐述,并对算子选择方法进行深入分析和对比,在此基础上把遗传算法应用于求解复杂函数的极值计算。最后在MATLAB语言环境下编写程序,对求解函数的最大值进行了仿真,并对调试的结果进行了分析,得出了部分结论。 关键词:遗传算法最优解算子选择复杂函数 作者:xx xx 指导老师:xxxx xx

Using Genetic Algorithm to Solve Extreme Problem of Complex Function Abstract Firstly,the historical background and basic idea of genetic algorithm are introduced in this paper. The common coding and decoding method of genetic algorithm are discussed too. Secondly, the selection method of genetic operator is analyzed and compared deeply, based on which genetic algorithm is used to solve extreme problem of complex function. Finally, with MA TLAB software, the program is compiled and the maximum is sought out. At the end of the paper, the debugging result is analyzed and the conclusion is given. Keywords: Genetic Algorithm Optimal Solution Operator Selection Complex Function Written by : xx xx Supervised by: xxxx xx

C语言函数大全

C语言函数大全 1 字符测试函数 函数(及意义)函数分解Isalnum(){判断字符是否is alphbet(字母表) number(数字) 为字母或数字} Isalpha(){判断是否为英文is alphbet(字母表) 字母} Isblank(){空格和TAB} is blank(空格) Iscntrl() { 控制} is control(控制) Isdigit(){数字} is digit(数字) Isgraph(){除空格外的可打is graph(图表) 印字符} Islower(){是否为小写} is lowercase(小写) Isprintf(){可打印字符含空这个简单 字符} Ispunct(){标点或特殊符号is punctuation(标点) } Isspace(){检查是否为空字is space(空间) 符,即判断是否为空格,水平 定位字符“\t”,归位字符“\r ”,垂直定位字符“\v”,换行 字符“\n”,翻页“\f”} Isupper(){是否为大写字母is upper_case(大写) } Isxdigit(){十六进制} is hexadecimal digit(十六进制) Tolower(){将小写转换成 大写} Toupper(){将大写转换成这个简单(to change 或者to covert 或者 小写} transformation

字符串函数 Memchr(){在某一内存范围内查找一特定字符}Memory (储存)char(字符型炭)也可以是character (字符) Memcmp(){比较区域 str1,str2的前n个字节} Memory(同理)compare(比较) Memcpy(){由str2所指内存区域复 制n个字节到str1所指内存区域} Memory copy(复制) Memmove(){两个所指的内存区域 可重叠,但是内容会更改,函数 返回值为指向区域内存的指针} Memory move(移动) Memset(){把str所指的内存区域 的前N个字节设置成字符c} Set(设置)

(完整版)遗传算法求解函数最大值(matlab)

遗传算法求解函数F(x1,x2)=100*(x1^2-x2)^2+(1-x1)^2; 的最大值(MATLAB) %Generic Algorithm for function f(x1,x2) optimum (最大值) clear all; close all; %Parameters Size=80; G=100; CodeL=10; umax=2.048; umin=-2.048; E=round(rand(Size,2*CodeL)); %Initial Code %Main Program for k=1:1:G time(k)=k; for s=1:1:Size m=E(s,:); y1=0;y2=0; %Uncoding m1=m(1:1:CodeL); for i=1:1:CodeL y1=y1+m1(i)*2^(i-1); end x1=(umax-umin)*y1/1023+umin; m2=m(CodeL+1:1:2*CodeL); for i=1:1:CodeL y2=y2+m2(i)*2^(i-1); end x2=(umax-umin)*y2/1023+umin; F(s)=100*(x1^2-x2)^2+(1-x1)^2; end Ji=1./(F+1);

%****** Step 1 : Evaluate BestJ ****** BestJ(k)=min(Ji); fi=F; %Fitness Function [Oderfi,Indexfi]=sort(fi); %Arranging fi small to bigger Bestfi=Oderfi(Size); %Let Bestfi=max(fi) BestS=E(Indexfi(Size),:); %Let BestS=E(m), m is the Indexfi belong to max(fi) bfi(k)=Bestfi; %****** Step 2 : Select and Reproduct Operation****** fi_sum=sum(fi); fi_Size=(Oderfi/fi_sum)*Size; fi_S=floor(fi_Size); %Selecting Bigger fi value (取整) kk=1; for i=1:1:Size for j=1:1:fi_S(i) %Select and Reproduce TempE(kk,:)=E(Indexfi(i),:); kk=kk+1; %kk is used to reproduce end end %************ Step 3 : Crossover Operation ************ pc=0.60; n=ceil(20*rand); for i=1:2:(Size-1) temp=rand; if pc>temp %Crossover Condition for j=n:1:20 TempE(i,j)=E(i+1,j); TempE(i+1,j)=E(i,j); end end end TempE(Size,:)=BestS; E=TempE; %************ Step 4: Mutation Operation ************** %pm=0.001; %pm=0.001-[1:1:Size]*(0.001)/Size; %Bigger fi, smaller Pm %pm=0.0; %No mutation pm=0.1; %Big mutation

(实例)matlab遗传算法工具箱函数及实例讲解

matlab遗传算法工具箱函数及实例讲解 核心函数: (1)function [pop]=initializega(num,bounds,eevalFN,eevalOps,options)--初始种群的生成函数 【输出参数】 pop--生成的初始种群 【输入参数】 num--种群中的个体数目 bounds--代表变量的上下界的矩阵 eevalFN--适应度函数 eevalOps--传递给适应度函数的参数 options--选择编码形式(浮点编码或是二进制编码)[precision F_or_B], 如 precision--变量进行二进制编码时指定的精度 F_or_B--为1时选择浮点编码,否则为二进制编码,由precision指定精度) (2)function [x,endPop,bPop,traceInfo] = ga(bounds,evalFN,evalOps,startPop,opts,... termFN,termOps,selectFN,selectOps,xOverFNs,xOverO ps,mutFNs,mutOps)--遗传算法函数 【输出参数】 x--求得的最优解 endPop--最终得到的种群 bPop--最优种群的一个搜索轨迹 【输入参数】 bounds--代表变量上下界的矩阵 evalFN--适应度函数 evalOps--传递给适应度函数的参数 startPop-初始种群 opts[epsilon prob_ops display]--opts(1:2)等同于initializega 的options参数,第三个参数控制是否输出,一般为0。如[1e-6 1 0] termFN--终止函数的名称,如['maxGenTerm'] termOps--传递个终止函数的参数,如[100] selectFN--选择函数的名称,如['normGeomSelect'] selectOps--传递个选择函数的参数,如[0.08] xOverFNs--交叉函数名称表,以空格分开,如['arithXover heuristicXover simpleXover'] xOverOps--传递给交叉函数的参数表,如[2 0;2 3;2 0] mutFNs--变异函数表,如['boundaryMutation multiNonUnifMutation nonUnifMutation unifMutation'] mutOps--传递给交叉函数的参数表,如[4 0 0;6 100 3;4 100 3;4 0 0]

遗传算法代码

%求下列函数的最大值% %f(x)=10*sin(5x)+7*cos(4x)x∈[0,10]% %将x的值用一个10位的二值形式表示为二值问题,一个10位的二值数提供的分辨率是每为(10-0)/(2^10-1)≈0.01。% %将变量域[0,10]离散化为二值域[0,1023],x=0+10*b/1023,其中b是[0,1023]中的一个二值数。 %2.1初始化(编码) %initpop.m函数的功能是实现群体的初始化,popsize表示群体的大小,chromlength表示染色体的长度(二值数的长度), %长度大小取决于变量的二进制编码的长度(在本例中取10位)。 %遗传算法子程序 %Name:initpop.m %初始化 function pop=initpop(popsize,chromlength) pop=round(rand(popsize,chromlength));%rand随机产生每个单元为{0,1}行数为popsize,列数为chromlength的矩阵, %roud对矩阵的每个单元进行圆整。这样产生的初始种群。 %2.2计算目标函数值 %2.2.1将二进制数转化为十进制数(1) %遗传算法子程序 %Name:decodebinary.m %产生[2^n2^(n-1)...1]的行向量,然后求和,将二进制转化为十进制function pop2=decodebinary(pop) [px,py]=size(pop);%求pop行和列数 for i=1:py pop1(:,i)=2.^(py-i).*pop(:,i); end pop2=sum(pop1,2);%求pop1的每行之和 %2.2.2将二进制编码转化为十进制数(2) %decodechrom.m函数的功能是将染色体(或二进制编码)转换为十进制,参数spoint表示待解码的二进制串的起始位置 %(对于多个变量而言,如有两个变量,采用20为表示,每个变量10为,则第一个变量从1开始,另一个变量从11开始。本例为1), %参数1ength表示所截取的长度(本例为10)。 %遗传算法子程序 %Name:decodechrom.m

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