基于MATLAB65遗传算法程序.docx
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基于MATLAB65遗传算法程序
[原创]基于MATLAB6.5遗传算法程序
function[BestPop,Trace]=fmaxga（FUN,LB,UB,eranum,popsize,pcross,pmutation,options）
%[BestPop,Trace]=fmaxga（FUN,LB,UB,eranum,popsize,pcross,pmutation）
%Findsa maximumofafunctionofseveralvariables.
%fmaxgasolvesproblemsoftheform:
% maxF（X） subjectt LB<=X<=UB
% BestPop--------最优的群体即为最优的染色体群
% Trace----------最佳染色体所对应的目标函数值
% FUN------------目标函数
% LB-------------自变量下限
% UB-------------自变量上限
% eranum---------种群的代数,取100--1000（默认1000）
% popsize--------每一代种群的规模；此可取50--100（默认50）
% pcross---------交叉的概率,此概率一般取0.5--0.85之间较好（默认0.8）
% pmutation------变异的概率,该概率一般取0.05-0.2左右较好（默认0.1）
% options--------1×2矩阵,options
（1）=0二进制编码（默认0）,option
（1）~=0十进制编码,option
（2）设定求解精度（默认1e-4）
%
%例如测试Shaffer'sF6函数,自变量下限[-100,-100],上限[100,100],当x=[00]时,MaxF6=1
%运行得到相当好的结果:
自变量为0.00033379-4.7684e-005时,最优值1.000000
%对应染色体是：
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
T1=clock;
ifnargin<3,error（'FMAXGArequiresatleastthreeinputarguments'）;end
ifnargin==3,eranum=1000;popsize=50;pcross=0.8;pmutation=0.1;options=[01e-4];end
ifnargin==4,popsize=50;pcross=0.8;pmutation=0.1;options=[01e-4];end
ifnargin==5,pcross=0.8;pmutation=0.1;options=[01e-4];end
ifnargin==6,pmutation=0.1;options=[01e-4];end
ifnargin==7,options=[01e-4];end
iffind（（LB-UB）>0）
error（'数据输入错误,请重新输入（LB'）;
end
s=sprintf（'程序运行需要约%.4f秒钟时间,请稍等......',（eranum*popsize*40/（1000*50）））;
disp（s）;
bounds=[LB;UB]';bits=[];
precision=options
（2）;%由求解精度确定二进制编码长度
bits=ceil（log2（（bounds（:
2）-bounds（:
1））'./precision））;%由设定精度划分区间
[Pop]=initpop（popsize,bits）;%初始化种群
[m,n]=size（Pop）;
pm0=pmutation;
BestPop=zeros（eranum,n）;Trace=zeros（eranum,length（bits）+1）;%分配初始解空间
i=1;
whilei<=eranum
forj=1:
m
value（j）=feval（FUN（1,:
）,（b2f（Pop（j,:
）,bounds,bits）））;%计算适应度
end
[MaxValue,Index]=max（value）;
BestPop（i,:
）=Pop（Index,:
）;
Trace（i,1）=MaxValue;
Trace（i,（2:
length（bits）+1））=b2f（BestPop（i,:
）,bounds,bits）;
[selectpop]=SelectChrom（FUN,Pop,bounds,bits）;%选择
[CrossOverPop]=CrossOver（selectpop,pcross）;%交叉
[NewPop]=Mutation（CrossOverPop,pmutation）;%变异
Pop=NewPop;%更新
pmutation=pm0+（i^4）*（pcross/2-pm0）/（eranum^4）;%随着种群向前进化，逐步增大变异率
p（i）=pmutation;
i=i+1;
end
t=1:
eranum;
plot（t,Trace（:
1）'）;
title（'函数优化的遗传算法'）;xlabel（'进化世代数（eranum）'）;ylabel（'每一代最优适应度（maxfitness）'）;
[MaxFval,I]=max（Trace（:
1））;
X=Trace（I,（2:
length（bits）+1））;
holdon; plot（I,MaxFval,'*'）;
text（I+5,MaxFval,['FMAX='num2str（MaxFval）]）;
str1=sprintf（'进化到%d代,自变量为%s时,得本次求解的最优值%f\n对应染色体是：
%s',...
I,num2str（X）,MaxFval,num2str（BestPop（I,:
）））;
disp（str1）;
%figure
（2）;plot（t,p）;%绘制变异值增大过程
T2=clock;
CostTime=T2-T1;
ifCostTime（6）<0
CostTime（6）=CostTime（6）+60;CostTime（5）=CostTime（5）-1;
end
ifCostTime（5）<0
CostTime（5）=CostTime（5）+60;CostTime（4）=CostTime（4）-1;
end %像这种程序当然不考虑运行上小时啦
str2=sprintf（'程序运行耗时%d小时%d分钟%.4f秒',CostTime（4）,CostTime（5）,CostTime（6））;
disp（str2）;
%初始化种群，采用二进制编码
function[pop]=initpop（popsize,bits）
len=sum（bits）;
pop（1,:
）=zeros（1,len）;%Thewholezeroencoding
fori=2:
popsize-1
pop（i,:
）=round（rand（1,len））;
end
pop（popsize,:
）=ones（1,len）;%Thewholeoneencoding
%解码
function[fval]=b2f（bval,bounds,bits）
%fval -表征各变量的十进制数
%bval -表征各变量的二进制编码串
%bounds-各变量的取值范围
%bits -各变量的二进制编码长度
scale=（bounds（:
2）-bounds（:
1））'./（2.^bits-1）;%Therangeofthevariables
numV=size（bounds,1）;
cs=[0cumsum（bits）];
fori=1:
numV
a=bval（（cs（i）+1）:
cs（i+1））;
fval（i）=sum（2.^（size（a,2）-1:
-1:
0）.*a）*scale（i）+bounds（i,1）;
end
%选择操作
function[selectpop]=SelectChrom（FUN,pop,bounds,bits）%计算各个体的适应度并采用轮盘赌进行选择
[m,n]=size（pop）;
fori=1:
m
fit（i）=feval（FUN（1,:
）,（b2f（pop（i,:
）,bounds,bits）））;%以函数值为适应度
end
selectprob=fit/sum（fit）;%选择概率
prob=cumsum（selectprob）;%累计选择概率
sumprob=[0prob];
fori=1:
m
selectpop（i,:
）=pop（length（find（rand>=sumprob））,:
）;
end
%交叉操作
function[NewPop]=CrossOver（OldPop,pcross）%OldPop为父代种群，pcross为交叉概率
[m,n]=size（OldPop）;
r=rand（1,m）;
y1=find（ry2=find（r>=pcross）;
len=length（y1）;
iflen>2&mod（len,2）==1%如果用来进行交叉的染色体的条数为奇数，将其调整为偶数
y2（length（y2）+1）=y1（len）;
y1（len）=[];
end
iflength（y1）>=2
fori=0:
2:
length（y1）-2
[NewPop（y1（i+1）,:
）,NewPop（y1（i+2）,:
）]=EqualCrossOver（OldPop（y1（i+1）,:
）,OldPop（y1（i+2）,:
））;
end
end
NewPop（y2,:
）=OldPop（y2,:
）;
function[children1,children2]=EqualCrossOver（parent1,parent2）
%采用均匀交叉例：
%父1：
01110011010
%父2：
10101100101
%掩码：
01100011010
%交叉后新个体：
%子1：
11101111111
%子2：
00110000000
L=length（parent1）;
hidecode=round（rand（1,L））;%随机生成掩码，如hidecode=[01100011010];
children1=zeros（1,L）;
children2=zeros（1,L）;
children1（find（hidecode==1））=parent1（find（hidecode==1））;%掩码为1，父1为子1提供基因
children1（find（hidecode==0））=parent2（find（hidecode==0））;%掩码为0，父2为子1提供基因
children2（find（hidecode==1））=parent2（find（hidecode==1））;%掩码为1，父2为子2提供基因
children2（find（hidecode==0））=parent1（find（hidecode==0））;%掩码为0，父1为子2提供基因
%变异操作
function[NewPop]=Mutation（OldPop,pmutation）
[m,n]=size（OldPop）;
r=rand（1,m）;
position=find（r<=pmutation）;
len=length（position）;
iflen>=1
fori=1:
len
k=unidrnd（n,1,1）;%设置变异点数，一般设置1点
forj=1:
length（k）
ifOldPop（position（i）,k（j））==1
OldPop（position（i）,k（j））=0;
else
OldPop（position（i）,k（j））=1;
end
end
end
end
NewPop=OldPop;
她含着笑，切着冰屑悉索的萝卜，
她含着笑，用手掏着猪吃的麦糟，
她含着笑，扇着炖肉的炉子的火，
她含着笑，背了团箕到广场上去
晒好那些大豆和小麦，
大堰河，为了生活，
在她流尽了她的乳液之后，
她就用抱过我的两臂，劳动了。
大堰河，深爱着她的乳儿；
在年节里，为了他，忙着切那冬米的糖，
为了他，常悄悄地走到村边的她的家里去，
为了他，走到她的身边叫一声“妈”，
大堰河，把他画的大红大绿的关云长
贴在灶边的墙上，
大堰河，会对她的邻居夸口赞美她的乳儿；
大堰河曾做了一个不能对人说的梦：
在梦里，她吃着她的乳儿的婚酒，
坐在辉煌的结彩的堂上，
而她的娇美的媳妇亲切的叫她“婆婆”
…………
大堰河，深爱她的乳儿！
大堰河，在她的梦没有做醒的时候已死了。
她死时，乳儿不在她的旁侧，
她死时，平时打骂她的丈夫也为她流泪，
五个儿子，个个哭得很悲，
她死时，轻轻地呼着她的乳儿的名字，
大堰河，已死了，
她死时，乳儿不在她的旁侧。
大堰河，含泪的去了！
同着四十几年的人世生活的凌侮，
同着数不尽的奴隶的凄苦，
同着四块钱的棺材和几束稻草，
同着几尺长方的埋棺材的土地，
同着一手把的纸钱的灰，
大堰河，她含泪的去了。
这是大堰河所不知道的：
她的醉酒的丈夫已死去，
大儿做了土匪，
第二个死在炮火的烟里，
第三，第四，第五
而我，我是在写着给予这不公道的世界的咒语。
当我经了长长的飘泊回到故土时，
在山腰里，田野上，
兄弟们碰见时，是比六七年
她含着笑，切着冰屑悉索的萝卜，
她含着笑，用手掏着猪吃的麦糟，
她含着笑，扇着炖肉的炉子的火，
她含着笑，背了团箕到广场上去
晒好那些大豆和小麦，
大堰河，为了生活，
在她流尽了她的乳液之后，
她就用抱过我的两臂，劳动了。
大堰河，深爱着她的乳儿；
在年节里，为了他，忙着切那冬米的糖，
为了他，常悄悄地走到村边的她的家里去，
为了他，走到她的身边叫一声“妈”，
大堰河，把他画的大红大绿的关云长
贴在灶边的墙上，
大堰河，会对她的邻居夸口赞美她的乳儿；
大堰河曾做了一个不能对人说的梦：
在梦里，她吃着她的乳儿的婚酒，
坐在辉煌的结彩的堂上，
而她的娇美的媳妇亲切的叫她“婆婆”
…………
大堰河，深爱她的乳儿！
大堰河，在她的梦没有做醒的时候已死了。
她死时，乳儿不在她的旁侧，
她死时，平时打骂她的丈夫也为她流泪，
五个儿子，个个哭得很悲，
她死时，轻轻地呼着她的乳儿的名字，
大堰河，已死了，
她死时，乳儿不在她的旁侧。
大堰河，含泪的去了！
同着四十几年的人世生活的凌侮，
同着数不尽的奴隶的凄苦，
同着四块钱的棺材和几束稻草，
同着几尺长方的埋棺材的土地，
同着一手把的纸钱的灰，
大堰河，她含泪的去了。
这是大堰河所不知道的：
她的醉酒的丈夫已死去，
大儿做了土匪，
第二个死在炮火的烟里，
第三，第四，第五
而我，我是在写着给予这不公道的世界的咒语。
当我经了长长的飘泊回到故土时，
在山腰里，田野上，
兄弟们碰见时，是比六七年
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