遗传算法求解fxxcosx2的最大值.docx
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遗传算法求解fxxcosx2的最大值
遗传算法求解f（x）=xcosx+2的最大值
其中在尺度变换部分应用到了类似模拟退火算法部分，所有变量均使用汉语拼音很好懂
//中国电子科技集团公司
//第一研究室
//呼文韬
//
//随机初始种群
//编码方式为格雷码
//选择方法为随机遍历
//采用了精英保存策略
//采用了自适应的交叉率和变异率
//采用了与模拟退火算法相结合的尺度变换
//采用了均匀交叉法
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineIM163
#defineIM299
#defineAM（1.0/IM1）
#defineIMM1（IM1-1）
#defineIA140014
#defineIA240692
#defineIQ153668
#defineIQ252774
#defineIR112211
#defineIR23791
#defineNTAB32
#defineNDIV（1+IMM1/NTAB）
#defineEPS1.2e-7
#defineRNMX（1.0-EPS）
#definezhizhenjuli0.005
#definePI3.
#defineT0100000//温度要取得很高才行。
#definezhongqunshu1200
#definezuobianjie-2000
#defineyoubianjie2000
unsignedintseed=0;//seed为种子，要设为全局变量
voidmysrand（longinti）//初始化种子
{
seed=-i;
}
longa[1];
//doublehundun;
//doublec=4;
//设置全局变量
structindividual
{
unsigned*chrom;//染色体；
doublegeti;//变量值
doubleshiyingdu;//目标函数的值；
doublefitness;//变换后的适应度值；
};
individual*zuiyougeti;//精英保存策略
intzhongqunshu;//种群大小
individual*nowpop;//当前代
individual*newpop;//新一代
doublesumfitness;//当代的总适应度fitness
doublesumshiyingdu;//当代的总适应度shiyingdu
doublemaxfitness;//最大适应度
doubleavefitness;//平均适应度
doublemaxshiyingdu;//最大适应度
doubleavgshiyingdu;//平均适应度
floatpc;//交叉概率
floatpm;//变异概率
intlchrom;//染色体长度
intmaxgen;//最大遗传代数
intgen;//遗传代数
//函数
intflipc（double,double）;//判断是否交叉
intflipm（double）;//判断是否变异
intrnd（intlow,inthigh）;//产生low与high之间的任意数
voidinitialize（）;//遗传算法初始化
voidpreselectfitness（）;//计算sumfiness,avefitness,maxfitness
voidgeneration（）;
doublesuijibianli（）;//产生随机遍历指针
intfuzhi（float）;//选择要复制的个体
voidcrossover（individual,individual,individual&,individual&）;//交叉
voidbianyi（individual&）;//变异
voidmubiaohanshu（individual&）;//计算适应度
voidchidubianhuan（individual&）;//对shiyingdu进行尺度变换赋给fitness
doubleran1（long*）;//随机数初始
voidbianma（doublebianliang,unsigned*p）;//编码
doubleyima（unsigned*p）;
voidguanjiancanshujisuan（）;//计算shiyingdu,根据shiyingdu计算sumshiyingdu,对shiyingdu进行尺度变换变成fitness,根据fitness计算sumfitness，avefitness，maxfitness
voidjingyingbaoliu（）;
voidglp（intn,ints,int*,int（*）[1],float（*）[1]）;//glp生成函数
BOOLExist（intVal,intNum,int*Array）;//判断一个数在前面是否出现过
intcmpfitness（constvoid*p1,constvoid*p2）
{
floati=（（individual*）p1）->shiyingdu;//现在是按照"适应度"排序，改成"个体"的话就是按照"个体"排序
floatj=（（individual*）p2）->shiyingdu;
returni-1:
（i==j?
0:
1）;//现在是按升序牌排列，将1和-1互换后就是按降序排列
}
voidmain（）
{
initialize（）;
cout<geti<<""<shiyingdu<for（gen=1;gen{generation（）;
}
jingyingbaoliu（）;
cout<:
fixed）<geti<<""<:
fixed）<shiyingdu）<delete[]newpop;
delete[]nowpop;
delete[]zuiyougeti;
system（"pause"）;
}
voidinitialize（）
{
intq[zhongqunshu1][1],s=1;
floatxx[zhongqunshu1][1];//生成的glp用x储存
inth[1]={1};//生成向量
zuiyougeti=newindividual;//最优个体的生成
zhongqunshu=200;//种群数量
nowpop=newindividual[zhongqunshu1];//当代
newpop=newindividual[zhongqunshu1];//新一代
maxgen=150;//最大代数
gen=0;//起始代
lchrom=22;//基因数量的初始化
mysrand（time（0））;//随机数种子
a[0]=seed;//随机数种子
//对最优个体的初始化
zuiyougeti->geti=0;
zuiyougeti->fitness=0;
zuiyougeti->shiyingdu=0;
//
glp（zhongqunshu,s,h,q,xx）;
//for（inti=0;i//{
//for（intj=0;j//{
//nowpop[i].geti=zuobianjie+（youbianjie-zuobianjie）*xx[i][j];
//}
//}
for（inti=0;i{
nowpop[i].geti=zuobianjie+（youbianjie-（zuobianjie））*ran1（a）;
}
//nowpop[0].geti=999;//////////////////////////
guanjiancanshujisuan（）;
jingyingbaoliu（）;//精英保留的实现
guanjiancanshujisuan（）;//计算shiyingdu,根据shiyingdu计算sumshiyingdu,对shiyingdu进行尺度变换变成fitness,根据fitness计算sumfitness，avefitness，maxfitness
}
voidjingyingbaoliu（）//精英保留的实现
{
individual*zuiyougetiguodu;
zuiyougetiguodu=newindividual[zhongqunshu1];//建立一个过渡数组
for（inti=0;izuiyougetiguodu[i]=nowpop[i];
qsort（zuiyougetiguodu,zhongqunshu1,sizeof（individual）,&cmpfitness）;//按fitness升序排序
//cout<<"zuiyougetiguodu适应度:
"<//cout<<"zuiyougeti适应度:
"<shiyingdu<//system（"pause"）;
if（zuiyougetiguodu[zhongqunshu-1].shiyingdu>zuiyougeti->shiyingdu）
{
*zuiyougeti=zuiyougetiguodu[zhongqunshu1-1];//如果最优个体的fitness比当代最大的fitness小则用当代的代替之
//cout<<"zuiyougetiguodu个体:
"<//cout<<"zuiyougeti个体:
"<geti<}
else
nowpop[rnd（0,（zhongqunshu1-1））]=*zuiyougeti;//否则的话从当代中随机挑选一个用最优个体代替之
delete[]zuiyougetiguodu;//释放过渡数组
}
voidguanjiancanshujisuan（）//计算shiyingdu,根据shiyingdu计算sumshiyingdu,对shiyingdu进行尺度变换变成fitness,根据fitness计算sumfitness，avefitness，maxfitness
{
for（inti=0;imubiaohanshu（nowpop[i]）;
for（i=0;ichidubianhuan（nowpop[i]）;
preselectfitness（）;//根据fitness计算sumfitness，avefitness，maxfitness
}
voidmubiaohanshu（individual&bianliang）//计算shiyingdu
{
bianliang.shiyingdu=（bianliang.geti*cos（bianliang.geti）+2.0）;//目标函数
}
voidchidubianhuan（individual&bianliang）//对shiyingdu进行尺度变换变成fitness
{
doubleT;//退火温度
T=T0*（pow（0.99,（gen+1-1）））;
doublesum=0;
for（intj=0;jsum+=exp（nowpop[j].shiyingdu/T）;
bianliang.fitness=exp（bianliang.shiyingdu/T）/sum;//算出fitness
}
voidpreselectfitness（）//根据fitness计算sumfitness，avefitness，maxfitness
{
intj;
sumfitness=0;
for（j=0;jsumfitness+=nowpop[j].fitness;
individual*guodu;
guodu=newindividual[zhongqunshu1];
for（j=0;jguodu[j]=nowpop[j];
qsort（guodu,zhongqunshu1,sizeof（individual）,&cmpfitness）;
maxfitness=guodu[zhongqunshu1-1].fitness;
avefitness=sumfitness/zhongqunshu1;
delete[]guodu;
}
voidgeneration（）
{
individualfuqin1,fuqin2,*pipeiguodu,*pipeichi;
int*peiduishuzu;//用来存放产生的随机配对
pipeiguodu=newindividual[zhongqunshu1];
pipeichi=newindividual[zhongqunshu1];
peiduishuzu=newint[zhongqunshu1];
intmember1,member2,j=0,fuzhijishu=0,i=0,temp=0,tt=0;
floatzhizhen;
//随机遍历的实现
for（zhizhen=suijibianli（）;zhizhen<1;（zhizhen=zhizhen+zhizhenjuli））//设定指针1/66
{
pipeichi[fuzhijishu]=nowpop[fuzhi（zhizhen）];
fuzhijishu++;
}
//交叉与变异的实现
//交叉
for（i=0;i{
peiduishuzu[i]=-1;
}
for（i=0;i{
temp=rnd（0,zhongqunshu1-1）;//产生值在0-zhongqunshu1-1的随机数
while（Exist（temp,i,peiduishuzu））//判断产生的随机数是否已经产生过，如果是，则再产生一个随机数
{
temp=rnd（0,zhongqunshu1-1）;
}
//如果没有的话，则把产生的随机数放在peiduishuzu中
*（peiduishuzu+i）=temp;
}
for（i=0;i{
fuqin1=pipeichi[peiduishuzu[i]];
fuqin2=pipeichi[peiduishuzu[i+1]];
crossover（fuqin1,fuqin2,newpop[i],newpop[i+1]）;
}
for（j=0;j{
//if（newpop[j].geti<-1000）
//cout<<"个体数值小于下界了";
nowpop[j].geti=newpop[j].geti;
}
//
guanjiancanshujisuan（）;
//变异的实现
for（j=0;j{
bianyi（nowpop[j]）;
}
//
guanjiancanshujisuan（）;
//精英保留的实现
jingyingbaoliu（）;
//
guanjiancanshujisuan（）;
delete[]peiduishuzu;
delete[]pipeichi;
delete[]pipeiguodu;
}
voidcrossover（individualparent1,individualparent2,individual&child1,individual&child2）//交叉
{
intj;
unsigned*panduan;
panduan=newunsigned[lchrom];
parent1.chrom=newunsigned[lchrom];
parent2.chrom=newunsigned[lchrom];
child1.chrom=newunsigned[lchrom];
child2.chrom=newunsigned[lchrom];
//cout<<"jiaocha"<bianma（parent1.geti,parent1.chrom）;
bianma（parent2.geti,parent2.chrom）;
if（flipc（parent1.fitness,parent2.fitness））
{
for（j=0;jpanduan[j]=rnd（0,1）;
//for（j=0;j//{
//cout<//}
//cout<//system（"pause"）;////////////////
for（j=0;j{
if（panduan[j]==1）
child1.chrom[j]=parent1.chrom[j];
else
child1.chrom[j]=parent2.chrom[j];
}
for（j=0;j{
if（panduan[j]==0）
child2.chrom[j]=parent1.chrom[j];
else
child2.chrom[j]=parent2.chrom[j];
}
//for（j=0;j//{
//cout<//}
//cout<//system（"pause"）;////////////////
child1.geti=yima（child1.chrom）;
child2.geti=yima（child2.chrom）;
delete[]child2.chrom;
delete[]child1.chrom;
delete[]parent2.chrom;
delete[]parent1.chrom;
delete[]panduan;
}
else
{
for（j=0;j{
child1.chrom[j]=parent1.chrom[j];
child2.chrom[j]=parent2.chrom[j];
}
child1.geti=yima（child1.chrom）;
child2.geti=yima（child2.chrom）;
delete[]child2.chrom;
delete[]child1.chrom;
delete[]parent2.chrom;
delete[]parent1.chrom;
delete[]panduan;
}
}
voidbianyi（individual&child）//变异
{
child.chrom=newunsigned[lchrom];
//cout<<"变异"<bianma（child.geti,child.chrom）;
for（inti=0;iif（flipm（child.fitness））
{
if（child.chrom[i]=0）
child.chrom[i]=1;
else
child.chrom[i]=0;
}
child.geti=yima（child.chrom）;
delete[]child.chrom;
}
voidbianma（doublebianliang,unsigned*p）//编码
{
unsigned*q;
unsigned*gray;
q=newunsigned[lchrom];
gray=newunsigned[lchrom];
intx=0;
inti=0,j=0;
if（bianliang{
cout<<"bianliang:
"<system（"pause"）;
}
//cout<//system（"pause"）;
x=（bianliang-（zuobianjie））*（（pow（2,lchrom）-1）/（youbianjie-（zuobianjie）））;
//co
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