matlab工具箱遗传算法使用方法
MATLAB遗传算法工具使用教程
第八章使用MATLAB遗传算法工具最新发布的MA TLAB 7.0 Release 14已经包含了一个专门设计的遗传算法与直接搜索工具箱（Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox，GADS）。
使用遗传算法与直接搜索工具箱，可以扩展MATLAB及其优化工具箱在处理优化问题方面的能力，可以处理传统的优化技术难以解决的问题，包括那些难以定义或不便于数学建模的问题，可以解决目标函数较复杂的问题，比如目标函数不连续、或具有高度非线性、随机性以及目标函数没有导数的情况。
本章8.1节首先介绍这个遗传算法与直接搜索工具箱，其余各节分别介绍该工具箱中的遗传算法工具及其使用方法。
8.1 遗传算法与直接搜索工具箱概述本节介绍MATLAB的GADS（遗传算法与直接搜索）工具箱的特点、图形用户界面及运行要求，解释如何编写待优化函数的M文件，且通过举例加以阐明。
8.1.1 工具箱的特点GADS工具箱是一系列函数的集合，它们扩展了优化工具箱和MA TLAB数值计算环境的性能。
遗传算法与直接搜索工具箱包含了要使用遗传算法和直接搜索算法来求解优化问题的一些例程。
这些算法使我们能够求解那些标准优化工具箱范围之外的各种优化问题。
所有工具箱函数都是MATLAB的M文件，这些文件由实现特定优化算法的MATLAB语句所写成。
使用语句type function_name就可以看到这些函数的MATLAB代码。
我们也可以通过编写自己的M文件来实现来扩展遗传算法和直接搜索工具箱的性能，也可以将该工具箱与MATLAB的其他工具箱或Simulink结合使用，来求解优化问题。
工具箱函数可以通过图形界面或MA TLAB命令行来访问，它们是用MATLAB语言编写的，对用户开放，因此可以查看算法、修改源代码或生成用户函数。
遗传算法与直接搜索工具箱可以帮助我们求解那些不易用传统方法解决的问题，譬如表查找问题等。
遗传算法与直接搜索工具箱有一个精心设计的图形用户界面，可以帮助我们直观、方便、快速地求解最优化问题。
使用MATLAB遗传算法工具实例(详细)
第八章使用MATLAB遗传算法工具最新发布的MA TLAB 7.0 Release 14已经包含了一个专门设计的遗传算法与直接搜索工具箱〔Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox，GADS〕。
使用遗传算法与直接搜索工具箱，可以扩展MATLAB及其优化工具箱在处理优化问题方面的能力，可以处理传统的优化技术难以解决的问题，包括那些难以定义或不便于数学建模的问题，可以解决目标函数较复杂的问题，比方目标函数不连续、或具有高度非线性、随机性以及目标函数没有导数的情况。
本章8.1节首先介绍这个遗传算法与直接搜索工具箱，其余各节分别介绍该工具箱中的遗传算法工具及其使用方法。
8.1 遗传算法与直接搜索工具箱概述本节介绍MATLAB的GADS〔遗传算法与直接搜索〕工具箱的特点、图形用户界面及运行要求，解释如何编写待优化函数的M文件，且通过举例加以说明。
8.1.1 工具箱的特点GADS工具箱是一系列函数的集合，它们扩展了优化工具箱和MA TLAB数值计算环境的性能。
遗传算法与直接搜索工具箱包含了要使用遗传算法和直接搜索算法来求解优化问题的一些例程。
这些算法使我们能够求解那些标准优化工具箱范围之外的各种优化问题。
所有工具箱函数都是MATLAB的M文件，这些文件由实现特定优化算法的MATLAB语句所写成。
使用语句type function_name就可以看到这些函数的MATLAB代码。
我们也可以通过编写自己的M文件来实现来扩展遗传算法和直接搜索工具箱的性能，也可以将该工具箱与MATLAB的其他工具箱或Simulink结合使用，来求解优化问题。
工具箱函数可以通过图形界面或MA TLAB命令行来访问，它们是用MATLAB语言编写的，对用户开放，因此可以查看算法、修改源代码或生成用户函数。
遗传算法与直接搜索工具箱可以帮助我们求解那些不易用传统方法解决的问题，譬如表查找问题等。
遗传算法与直接搜索工具箱有一个精心设计的图形用户界面，可以帮助我们直观、方便、快速地求解最优化问题。
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,bo unds,eevalFN,eevalOps,optio ns)--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bo unds--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op tions--选择编码形式(浮点编码或是二进制编码)[p recision F_o r_B],如p recisio n--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p recision指定精度)(2)function [x,endPop,bPop,trace Info] = ga(bounds,evalFN,evalOps,sta rtPop,op ts,...te rmFN,te rmOps,selectFN,selectOps,xOve rFNs,xOve rOps,mutFNs,mutOps)--遗传算法函数【输出参数】x--求得的最优解e ndPop--最终得到的种群bPop--最优种群的一个搜索轨迹【输入参数】bo unds--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sta rtPop-初始种群op ts[epsilon p rob_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]te rmFN--终止函数的名称,如['maxGe nTerm']te rmOps--传递个终止函数的参数,如[100]selectFN--选择函数的名称,如['no rmGeo mSelect']selectOps--传递个选择函数的参数,如[0.08]xOve rFNs--交叉函数名称表，以空格分开，如['arithXover heuristicXove r simple Xove r'] xOve rOps--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['boundaryMuta tio n multiNonU nifMuta tio n nonU nifMutatio n unifMuta tion']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]注意】matlab工具箱函数必须放在工作目录下【问题】求f(x)=x+10*sin(5x)+7*cos(4x)的最大值，其中0<=x<=9【分析】选择二进制编码，种群中的个体数目为10，二进制编码长度为20，交叉概率为0.95,变异概率为0.08【程序清单】%编写目标函数functio n[sol,eval]=fitness(sol,op tio ns)x=sol(1);eval=x+10*sin(5*x)+7*cos(4*x);%把上述函数存储为fitness.m文件并放在工作目录下initPop=initializega(10,[0 9],'fitness');%生成初始种群，大小为10[x e ndPop,bPop,trace]=ga([0 9],'fitness',[],initPop,[1e-6 1 1],'ma xGenTerm',25,'no rmGeo mSelect',...[0.08],['arithXove r'],[2],'no nU nifMuta tio n',[2 25 3]) %25次遗传迭代运算借过为：x =7.8562 24.8553(当x为7.8562时，f（x）取最大值24.8553)注：遗传算法一般用来取得近似最优解，而不是最优解。
matlab工具箱遗传算法使用方法
简单的遗传算法可以使用Matlab自带的遗传算法工具箱，但是要从Matlab2010版本之后才会自带这个工具箱，且调用命令也有变化，分别是gatool和optimtool。
GUI界面如下图所示：1、problem setup and results设置与结果（1）Solver：求解程序，选择要用的求解程序（遗传算法，遗传算法多目标等）（2）problem：1）fitness function适应度函数，求最小,这里的使用度函数要自己编写，书写格式是“@函数名”。
2）number of variable变量数，必须是整数，即，使用这个GUI界面的适应度函数的变量必须是[1*n]的向量，而不能是[m*n]的矩阵。
3）constraints约束4）linear inequalities线性不等式，A*x<=b形式，其中A是矩阵，b是向量5）linear equalities线性等式，A*x=b形式，其中A是矩阵，b是向量6）bounds定义域，lower下限，upper上限，列向量形式，每一个位置对应一个变量7）nonlinear constraint function非线性约束，用户定义，非线性等式必须写成c=0形式，不等式必须写成c<=0形式8）integer variable indices整型变量标记约束，使用该项时Aeq和beq必须为空，所有非线性约束函数必须返回一个空值，种群类型必须是实数编码举例，若是想让第一个、第三个、第五个变量保持是整数的话，则直接在此处填写[1 3 5] 9）run solver and view results求解use random states from previous run使用前次的状态运行，完全重复前次运行的过程和结果2、population（1）population type编码类型1）double vector实数编码，采用双精度。
整数规划的种群类型必须是实数编码。
使用MATLAB遗传算法工具实例
使用MATLAB遗传算法工具实例MATLAB中提供了一种用于优化问题的遗传算法工具箱，可以帮助用户通过遗传算法来寻找最优解。
下面是一个示例，展示了如何使用MATLAB遗传算法工具箱解决一个简单的优化问题。
假设我们要求解以下函数的最大值：f(x)=x^2，其中x的取值范围在[-10,10]之间。
首先，我们需要定义适应度函数，即用来评估个体适应度的函数。
在本例中，适应度函数可以直接使用目标函数，即f(x)=x^2、在MATLAB中，我们可以使用函数句柄来定义适应度函数：```matlabfunction fitness = fitnessFunction(x)fitness = x^2;end```接下来，我们需要配置遗传算法的参数。
我们可以使用`gaoptimset`函数来创建一个参数结构体，并设置算法的各个参数：```matlaboptions = gaoptimset('PopulationSize', 50, 'Generations', 100, 'FitnessLimit', 1e-6, 'StallGenLimit', 10);```上述代码将设置种群大小为50，迭代次数为100，适应度极限为1e-6（即当适应度较小时停止迭代），最大迭代代数为10（即如果连续10代迭代没有改进，则停止迭代）。
接下来，我们需要调用`ga`函数来运行遗传算法并求解最优解。
我们可以使用以下代码来实现：```matlab```最后，我们可以打印出最优解及其目标函数值：```matlabdisp(['Optimal solution: x = ' num2str(x) ', f(x) = 'num2str(fval)]);```上述代码中，`num2str`函数用于将数字转换为字符串，然后使用`disp`函数打印出最优解和目标函数值。
遗传算法在matlab中的实现
遗传算法是一种模拟自然选择与遗传机制的优化算法，它模拟了生物进化的过程，通过优化个体的基因型来达到解决问题的目的。
在工程和科学领域，遗传算法被广泛应用于求解优化问题、寻找最优解、参数优化等领域。
而MATLAB作为一款强大的科学计算软件，拥有丰富的工具箱和编程接口，为实现遗传算法提供了便利。
下面将通过以下步骤介绍如何在MATLAB中实现遗传算法：1. 引入遗传算法工具箱需要在MATLAB环境中引入遗传算法工具箱。
在MATLAB命令窗口输入"ver"，可以查看当前已安装的工具箱。
如果遗传算法工具箱未安装，可以使用MATLAB提供的工具箱管理界面进行安装。
2. 定义优化问题在实现遗传算法前，需要清楚地定义优化问题：包括问题的目标函数、约束条件等。
在MATLAB中，可以通过定义一个函数来表示目标函数，并且可以采用匿名函数的形式来灵活定义。
对于约束条件，也需要进行明确定义，以便在遗传算法中进行约束处理。
3. 设置遗传算法参数在实现遗传算法时，需要对遗传算法的参数进行设置，包括种群大小、交叉概率、变异概率、迭代次数等。
这些参数的设置将会直接影响遗传算法的收敛速度和优化效果。
在MATLAB中，可以通过设置遗传算法工具箱中的相关函数来完成参数的设置。
4. 编写遗传算法主程序编写遗传算法的主程序，主要包括对适应度函数的计算、选择、交叉、变异等操作。
在MATLAB中，可以利用遗传算法工具箱提供的相关函数来实现这些操作，简化了遗传算法的实现过程。
5. 运行遗传算法将编写好的遗传算法主程序在MATLAB环境中运行，并观察优化结果。
在运行过程中，可以对结果进行实时监测和分析，以便对遗传算法的参数进行调整和优化。
通过以上步骤，可以在MATLAB中实现遗传算法，并应用于实际的优化问题与工程应用中。
遗传算法的实现将大大提高问题的求解效率与精度，为工程领域带来更多的便利与可能性。
总结：遗传算法在MATLAB中的实现涉及到了引入遗传算法工具箱、定义优化问题、设置算法参数、编写主程序和运行算法等步骤。
利用MATLAB实现遗传算法和MATLAB神经网络工具箱的使用
实验一利用MATLAB完成遗传算法一、实验目的1、熟悉MATLAB言语编程环境2、掌握MATLAB言语命令3、学会利用MATLAB编程完成遗传算法二、实验原理MATLAB是美国Math Works公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算言语和交互式环境，MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、完成算法、创立用户界面、连接其他编程言语的程序等，主要应用于工程计算、操纵设计等领域。
通过学习遗传算法原理，使用MATLAB编写程序，完成其求解策略。
三、实验内容通过MATLAB编程，利用遗传算法求解：xx=求[-2,2]f-)(f.x，max∈exp05xsin(),.0)(x)200(三、实验要求1、程序设计2、调试3、实验结果4、撰写实验汇报实验二 MATLAB神经网络工具箱的使用一、实验目的1、掌握MATLAB言语命令2、提高MATLAB程序设计能力3、学会使用MATLAB神经网络工具箱二、实验原理MATLAB言语是Math Works公司推出的一套高性能计算机编程言语，集数学计算、图形显示、言语设计于一体，其强大的扩展功能为用户提供了广阔的应用空间。
它附带有30多个工具箱，神经网络工具箱就是其中之一。
利用该工具箱可以方便的构建神经网络的结构模型、设计、训练等，完成神经网络算法。
三、实验内容通过MATLAB编程，利用神经网络工具箱预测公路运量：公路运量主要包含公路客运量和公路货运量两个方面。
据研究，某地区的公路运量主要与该地区的人数、机动车数量和公路面积有关，上表给出了该地区20年的公路运量相关数据。
依据有关部门数据，该地区202X和202X年的人数分别为73.39和75.55万人，机动车数量分别为3.9635和4.0975万辆，公路面积分别为0.9880和1.0268万平方千米。
请利用BP网络预测该地区202X和202X 年的公路客运量和公路货运量。
matlab遗传算法工具箱及其应用
函数crtbp
crtbp % 创建二进制串染色体 ① 创建一个长度为9、有6个个体的随机种群。 [Chrom,Lind,BaseV] = crtbp (6,9)
8
函数crtbp
② 创建一长度为9有6个个体的随机种群，这里前四个基因 位是基本字符{0，1，2，3，4，5，6，7}，后五个基因位是 基本字符{0，1，2，3}。 BaseV = crtbase([4 5], [8 4]); [Chrom,Lind,BaseV] = crtbp(6,BaseV) ; 或 [Chrom,Lind,BaseV] = crtbp(6,[8 8 8 8 4 4 4 4 4]);
23
函数 reins
（1）下面的程序代码为在6个个体的父代种群中插入子代种 群。 FieldDR1=[-10,-5,-3,-1;10,5,3,1]; % 定义边界变量 Chrom=crtrp(6,FieldDR1); % 产生6个个体的父代种群
24
函数 reins
（2）FieldDR2=[-100,-50,-30,-20;100,50,30,20]; % 定义 边界变量 SelCh=crtrp(2,FieldDR2); % 产生2个个体的子代种群
26
函数 rws
轮盘赌选择方法举例。考虑8个个体的种群，假设已计算出 适应度FitnV： FitnV = [1.50; 1.35; 1.21; 1.07; 0.92; 0.78; 0.64; 0.5] 选择6个个体的索引： NewChrIx = rws(FitnV,6) FitnV(NewChrIx,:)
20
函数 reins
功能：重插入子代到种群。 格式：① Chrom = reins(Chrom,SelCh) ② Chrom = reins(Chrom,SelCh,SUBPOP) ③ Chrom = reins(Chrom,SelCh,SUBPOP,InsOpt,ObjVCh) ④ [Chrom,ObjVCh]= reins(Chrom,SelCh,SUBPOP,InsOpt,ObjVCh,ObjVSel) 详细说明：reins完成插入子代到当前种群，用子代代替父代 并返回结果种群。子代包含在矩阵SelCh中，父代在矩阵 Chrom中，Chrom和Selch中每一行对应一个个体。 SUBPOP是一可选参数，指明Chrom和SelCh中子种群的个 数。如果SUBPOP省略或为NaN，则假设SUBPOP=1。在 Chrom和SelCh中每个子种群必须具有相同大小。
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简单的遗传算法可以使用Matlab自带的遗传算法工具箱，但是要从Matlab2010版本之后才会自带这个工具箱，且调用命令也有变化，分别是gatool和optimtool。
GUI界面如下图所示：
1、problem setup and results设置与结果
（1）Solver：求解程序，选择要用的求解程序（遗传算法，遗传算法多目标等）
（2）problem：
1）fitness function适应度函数，求最小,这里的使用度函数要自己编写，书写格式是“@函数名”。
2）number of variable变量数，必须是整数，即，使用这个GUI界面的适应度函数的变量必须是[1*n]的向量，而不能是[m*n]的矩阵。
3）constraints约束
4）linear inequalities线性不等式，A*x<=b形式，其中A是矩阵，b是向量
5）linear equalities线性等式，A*x=b形式，其中A是矩阵，b是向量
6）bounds定义域，lower下限，upper上限，列向量形式，每一个位置对应一个变量
7）nonlinear constraint function非线性约束，用户定义，非线性等式必须写成c=0形式，不等式必须写成c<=0形式
8）integer variable indices整型变量标记约束，使用该项时Aeq和beq必须为空，所有非线性约束函数必须返回一个空值，种群类型必须是实数编码
举例，若是想让第一个、第三个、第五个变量保持是整数的话，则直接在此处填写[1 3 5] 9）run solver and view results求解
use random states from previous run使用前次的状态运行，完全重复前次运行的过程和结果
2、population
（1）population type编码类型
1）double vector实数编码，采用双精度。
整数规划的种群类型必须是实数编码。
2）bitstring二进制编码。
对于生成函数和变异函数，只能选用uniform和custom，对于杂交函数，只能使用scattered singlepoint，twopoint或custom不能使用hybrid function和
nonlinear constraint function
3）custom 自定义
（2）population size：种群大小
（3）creation function：生成函数，产生初始种群
1）constraint dependent：约束相关。
无约束时为uniform，有约束时为feasible population 2）uniform：均匀分布
3）feasible population ：自适应种群，生成能够满足约束的种群
（4）initial population：初始种群，不指定则使用creation function生成，可以指定少于种群数量的种群，由creation function完成剩余的
（5）initial scores：初始值，如果不指定，则由计算机计算适应度函数作为初始值，对于整型约束不可用，使用向量表示
（6）initial range：初始范围，使用向量矩阵表示，第一行表示范围的下限，第二行表示上限
3、fitness scaling:适应度尺度
rank：等级。
将适应度排序，然后编号
proportional：按比例
top：按比例选取种群中最高适应度的个体，这些个体有等比例的机会繁衍，其余的个体被淘汰
shift linear：线性转换
custom：用户定义
4、selection（selection function）依据适应值选择父代
stochastic uniform：随机均匀分布
remainder：残余，取适应值的整数部分进行轮盘赌选择
uniform：不是一个好方法，但是可以用来做测试
shift linear：线性转换
roulette：轮盘赌算法
tournament：联赛选择算法
custom：自定义
5、reproduction复制，决定如何产生子代
elite count：精英数，直接传到下一代的个体数
crossover fraction：杂交概率
6、mutation（mutation function）突变
use constraint dependent 默认，与约束有关，无约束时使用gaussian，有约束时使用adaptive feasible
gaussian ：利用高斯分布来选取
uniform：均匀
adaptive feasible：
custom：自定义
7、crossover杂交
scattered：随机生成遗传二进制向量，按0-1杂交
single point：单点杂交，生成一个数字，该数字代表的位置开始两父代基因交换
two point：两点交换
intermediate：媒介，加权平均
heuristic：启发式算法
arithmetic：算术平均
custom：自定义
8、migration迁移
direction方向：forward n-》n+1 ；both 双向
fraction：指定迁移率，以较小数量种群为标准
interval：发生迁移的间隔
9、constraint parameters约束参数，对应于非线性约束求解器
initial penalty：初始罚函数大于等于1
penalty factor：处罚因子大于等于1
10、hybrid function混合函数，指定另外一个最小值函数，在遗传算法结束之后计算，在整数值限制的时候不可用。
none
fminsearch只用于无约束
patternsearch约束与无约束
fminunc无约束
fmincon有约束
11、stopping criteria停止标准
generations到达代数
time limit时间限制
fitness limit适应值限制
stall generations迟滞代数，经过多代适应值没有明显提升
stall time limit 迟滞时间限制，经过限定时间适应值没有明显提升
function tolerance 在迟滞代数内适应度函数值的改变量小于这个值，则停止
nonlinear constraint tolerance 非线性约束容忍值
12、plot function 绘图函数
plot interval 绘图间隔
best fitness最佳适应度值
best individual最佳个体
distance个体间平均距离
expectation期望
genealogy家系
range适应度值最小最大平均值
score diversity每一代分数的柱状图
scores每一代个体的分数
selection 描绘对每一代贡献的父代
stopping停止标准的水平
max constraint非线性约束中超出范围的最大值
custom自定义
13、output function输出函数
Custom function: 自定义
14、display to command window
off不输出
iterative每一次迭代都输出
diagnose诊断，每一次迭代都输出，并且诊断问题信息和选项中相对于默认值的改变值final只输出最终值
15、evaluate fitness and constraint functions评价适应度和约束函数
in serial 分别独立评价
vectorized用同一个函数调用
in parallel 并行处理。