遗传算法的C语言程序案例

遗传算法的C语言程序案例

一、说明

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．举个例子，输入初始变量后，用y= (x1*x1)+(x2*x2)，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

4．程序流程图

5．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();

6．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，把染色体的交叉位的后面部分交叉即可；若大于交叉概率，则进行简单的染色体复制即可。

（5）染色体变异函数mutation()

变异是针对染色体字符变异的，而不是对个体而言，即个体变异的概率是一样。随机产生比较概率，若小于变异概率，则1变为0，0变为1，同时变异次数加1。

（6）long decodechromosome(char *,int,int)

本函数是染色体解码函数，它将以数组形式存储的二进制数转成十进制数，然后才能用适应度函数计算。

（7）void findbestandworstindividual()本函数是求最大适应度个体的，每一代的所有个体都要和初始的最佳比较，如果大于就赋给最佳。

（8）void outputtextreport () 输出种群统计结果

输出每一代的种群的最大适应度和平均适应度，最后输出全局最大值

二、运行环境

本程序的开发工具是VC++，在VC++下运行。

源代码

#include"stdafx.h"

#include

#include

#include

/////////////The definiton of user data 定义用户数据////

#define Cmax 100 //certain maximal value

#define Cmin 0 //certain minimum value

#define LENGHT1 3

#define LENGHT2 3

//总染体长度

#define CHROMLENGTH LENGHT1+LENGHT2

const int MaxGeneration = 100;

const int PopSize = 10;

const double Pc = 0.6;

const double Pm = 0.001;

////////////// 数据结构定义///////////////////

struct Individual{

char chrom[CHROMLENGTH + 1];

double value;

double fitness;

};

int generation ;

int bestIndex;

int worstIndex;

Individual bestIndividual ;

Individual worstIndividual ;

// best individual by now

Individual currentBest ;

Individual population [PopSize] ;

///////////////////////

void generateInitialPopulation();

void generateNextPopulation();

void evalutePopulation();

long decomdeChromosome(char*, int, int); void calculateObjectValue();

void calculateFitnessValue();

void findBestAndWorstIndividual();

void performEvolution();

void selectionOperator();

void crossoverOperator();

void mutationOperator();

void outputTextReport();

//以上为函数以及全局变量定义部分

int main(){

generation = 0; generateInitialPopulation(); evalutePopulation();

while (generation < MaxGeneration) { generation++; generateNextPopulation(); evalutePopulation();

performEvolution();

outputTextReport();

}

system("pause");

return 0;

}