用java写一段遗传算法

时间: 2023-06-29 16:01:57 浏览: 52
以下是一个简单的遗传算法的 Java 实现,用于求解函数 f(x) = x^2 在 [-5, 5] 区间内的最大值: ```java import java.util.Random; public class GeneticAlgorithm { private static final int POPULATION_SIZE = 100; private static final double MUTATION_RATE = 0.01; private static final int TOURNAMENT_SIZE = 5; private static final int MAX_GENERATIONS = 1000; private static final Random random = new Random(); private static double fitnessFunction(double x) { return x * x; } private static double randomDouble(double min, double max) { return min + (max - min) * random.nextDouble(); } private static int randomInt(int min, int max) { return min + random.nextInt(max - min); } private static double[] createIndividual() { double[] individual = new double[1]; individual[0] = randomDouble(-5.0, 5.0); return individual; } private static double[][] createPopulation() { double[][] population = new double[POPULATION_SIZE][1]; for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { population[i] = createIndividual(); } return population; } private static double evaluateIndividual(double[] individual) { return fitnessFunction(individual[0]); } private static double[][] evaluatePopulation(double[][] population) { double[][] evaluatedPopulation = new double[POPULATION_SIZE][2]; for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { evaluatedPopulation[i][0] = evaluateIndividual(population[i]); evaluatedPopulation[i][1] = i; } return evaluatedPopulation; } private static double[][] selectParents(double[][] population) { double[][] parents = new double[2][1]; for (int i = 0; i < 2; i++) { double[][] tournament = new double[TOURNAMENT_SIZE][2]; for (int j = 0; j < TOURNAMENT_SIZE; j++) { tournament[j] = population[randomInt(0, POPULATION_SIZE)]; } parents[i] = tournament[0][0] > tournament[1][0] ? tournament[0] : tournament[1]; } return parents; } private static double[][] crossover(double[][] parents) { double[][] child = new double[1][1]; child[0][0] = (parents[0][0] + parents[1][0]) / 2.0; return child; } private static void mutate(double[][] individual) { if (random.nextDouble() < MUTATION_RATE) { individual[0][0] += randomDouble(-0.1, 0.1); } } private static double[][] evolve(double[][] population) { double[][] newPopulation = new double[POPULATION_SIZE][1]; double[][] evaluatedPopulation = evaluatePopulation(population); for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { double[][] parents = selectParents(evaluatedPopulation); double[][] child = crossover(parents); mutate(child); newPopulation[i] = child[0]; } return newPopulation; } public static void main(String[] args) { double[][] population = createPopulation(); for (int generation = 0; generation < MAX_GENERATIONS; generation++) { population = evolve(population); } double[][] evaluatedPopulation = evaluatePopulation(population); double[] bestIndividual = population[(int) evaluatedPopulation[0][1]]; System.out.println("Best individual: " + bestIndividual[0]); } } ``` 在此实现中,每个个体由一个 double 数组表示,数组长度为 1,表示 x 的值。初始种群由 createPopulation() 方法生成,每个个体的 x 值在 [-5, 5] 区间内随机生成。 每个个体的适应度由 evaluateIndividual() 方法计算,即 f(x) = x^2。 选择操作采用锦标赛选择策略,即从种群中随机选择 TOURNAMENT_SIZE 个个体,然后选择其中适应度最高的个体作为父母。 交叉操作采用简单的平均值交叉,即将两个父母的 x 值取平均值作为孩子的 x 值。 变异操作在每个孩子的 x 值上进行,以一定概率 MUTATION_RATE 随机加上一个小的偏移量。 最终,遗传算法的结果为最终种群中适应度最高的个体的 x 值。

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