遗传算法gep matlab代码

以下是一个使用MATLAB实现基础遗传表达式编程（GEP）算法的示例代码：

function [best_fit,best_expr]=gep(fitness_func,pop_size,num_generations,head_length,num_genes,mutation_rate,crossover_rate,alphabet)

% 初始化种群
pop=init_pop(pop_size,head_length,num_genes,alphabet);

for i=1:num_generations
    % 计算适应度
    fitness=fitness_func(pop);
    % 计算选择概率
    prob=fitness./sum(fitness);
    
    % 选择
    new_pop=selection(pop,prob);
    
    % 变异
    new_pop=mutation(new_pop,mutation_rate,alphabet);
    
    % 交叉
    new_pop=crossover(new_pop,crossover_rate);
    
    % 更新种群
    pop=new_pop;
end

% 计算最佳个体
[best_fit,idx]=max(fitness);
best_expr=pop(idx,:);

end

% 初始化种群
function pop=init_pop(pop_size,head_length,num_genes,alphabet)
pop=zeros(pop_size,head_length*num_genes);
for i=1:pop_size
    for j=1:head_length
        pop(i,(j-1)*num_genes+1:j*num_genes)=alphabet(randi(length(alphabet),1,num_genes));
    end
end
end

% 计算适应度
function fitness=fitness_func(pop)
fitness=zeros(size(pop,1),1);
for i=1:size(pop,1)
    % 将表达式转换为MATLAB表达式
    expr=gep_to_matlab(pop(i,:));
    try
        % 计算表达式结果
        fitness(i)=eval(expr);
    catch
        % 如果表达式无效，则适应度为0
        fitness(i)=0;
    end
end
end

% 选择
function new_pop=selection(pop,prob)
new_pop=zeros(size(pop));
for i=1:size(pop,1)
    % 通过轮盘赌选择个体
    idx=find(rand<=cumsum(prob),1);
    new_pop(i,:)=pop(idx,:);
end
end

% 变异
function new_pop=mutation(pop,mutation_rate,alphabet)
new_pop=zeros(size(pop));
for i=1:size(pop,1)
    for j=1:size(pop,2)
        % 按照变异率随机替换基因
        if rand<=mutation_rate
            new_pop(i,j)=alphabet(randi(length(alphabet)));
        else
            new_pop(i,j)=pop(i,j);
        end
    end
end
end

% 交叉
function new_pop=crossover(pop,crossover_rate)
new_pop=zeros(size(pop));
for i=1:2:size(pop,1)
    % 按照交叉率随机选择两个个体进行交叉
    if rand<=crossover_rate
        p1=pop(i,:);
        p2=pop(i+1,:);
        % 随机选择交叉点
        crossover_point=randi(size(pop,2));
        new_pop(i,:)=[p1(1:crossover_point) p2(crossover_point+1:end)];
        new_pop(i+1,:)=[p2(1:crossover_point) p1(crossover_point+1:end)];
    else
        new_pop(i,:)=pop(i,:);
        new_pop(i+1,:)=pop(i+1,:);
    end
end
end

% 将GEP表达式转换为MATLAB表达式
function expr=gep_to_matlab(gep_expr)
n_genes=length(gep_expr)/head_length;
expr='';
for i=1:head_length
    gene=gep_expr((i-1)*n_genes+1:i*n_genes);
    % 将基因映射到运算符和变量上
    if gene(1)<=n_ops
        op=ops(gene(1));
        arg1=gep_to_matlab(gep_expr((gene(2)-1)*n_genes+1:gene(2)*n_genes));
        arg2=gep_to_matlab(gep_expr((gene(3)-1)*n_genes+1:gene(3)*n_genes));
        expr=[expr '(' arg1 op arg2 ')'];
    else
        var=vars(gene(1)-n_ops);
        expr=[expr var];
    end
end
end

其中，`fitness_func`是计算适应度的函数，`alphabet`是基因组成的字符集，`head_length`是头部长度，`num_genes`是每个基因的长度，`mutation_rate`是变异率，`crossover_rate`是交叉率。在这个示例中，我们假设表达式由运算符和变量构成，其中运算符包括`+`、`-`、`*`和`/`，变量包括`x`和`y`。对于更复杂的表达式，可以根据需要修改代码。