用c++写出遗传算法代码

时间: 2023-09-09 10:06:26 浏览: 47
以下是一个简单的遗传算法的C++实现代码。该代码实现了遗传算法的基本流程:初始化种群、计算适应度、选择、交叉、变异等操作。这个实现是一个通用的框架,可以用来解决各种优化问题,只需要根据具体问题定义相应的适应度函数即可。 ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <numeric> #include <random> using namespace std; //定义个体 struct Individual { vector<int> genes; //基因序列 double fitness; //适应度 }; //初始化种群 vector<Individual> initializePopulation(int populationSize, int geneLength) { vector<Individual> population(populationSize); for (int i = 0; i < populationSize; ++i) { for (int j = 0; j < geneLength; ++j) { population[i].genes.push_back(rand() % 2); } } return population; } //计算适应度 void calculateFitness(vector<Individual>& population, double(*fitnessFunc)(const vector<int>&)) { for (int i = 0; i < population.size(); ++i) { population[i].fitness = fitnessFunc(population[i].genes); } } //选择 vector<Individual> selection(vector<Individual>& population, int eliteSize) { vector<Individual> matingPool; sort(population.begin(), population.end(), [](const Individual& a, const Individual& b) { return a.fitness > b.fitness; }); for (int i = 0; i < eliteSize; ++i) { matingPool.push_back(population[i]); } random_device rd; mt19937 gen(rd()); uniform_real_distribution<> dis(0, 1); double totalFitness = accumulate(population.begin(), population.end(), 0.0, [](double sum, const Individual& ind) { return sum + ind.fitness; }); for (int i = 0; i < population.size() - eliteSize; ++i) { double r = dis(gen) * totalFitness; double sum = 0; for (int j = 0; j < population.size(); ++j) { sum += population[j].fitness; if (sum >= r) { matingPool.push_back(population[j]); break; } } } return matingPool; } //交叉 void crossover(vector<Individual>& matingPool, int eliteSize) { random_device rd; mt19937 gen(rd()); uniform_int_distribution<> dis(0, matingPool[0].genes.size() - 1); for (int i = eliteSize; i < matingPool.size(); i += 2) { int point = dis(gen); for (int j = point; j < matingPool[i].genes.size(); ++j) { swap(matingPool[i].genes[j], matingPool[i + 1].genes[j]); } } } //变异 void mutation(vector<Individual>& matingPool, double mutationRate, int eliteSize) { random_device rd; mt19937 gen(rd()); uniform_real_distribution<> dis(0, 1); for (int i = eliteSize; i < matingPool.size(); ++i) { for (int j = 0; j < matingPool[i].genes.size(); ++j) { if (dis(gen) < mutationRate) { matingPool[i].genes[j] = 1 - matingPool[i].genes[j]; } } } } //遗传算法 vector<int> geneticAlgorithm(double(*fitnessFunc)(const vector<int>&), int geneLength, int populationSize, int eliteSize, double mutationRate, int generations) { vector<Individual> population = initializePopulation(populationSize, geneLength); for (int i = 0; i < generations; ++i) { calculateFitness(population, fitnessFunc); vector<Individual> matingPool = selection(population, eliteSize); crossover(matingPool, eliteSize); mutation(matingPool, mutationRate, eliteSize); population = matingPool; } sort(population.begin(), population.end(), [](const Individual& a, const Individual& b) { return a.fitness > b.fitness; }); return population[0].genes; } //适应度函数示例 double fitnessFunction(const vector<int>& genes) { double sum = accumulate(genes.begin(), genes.end(), 0.0); return sum / genes.size(); } int main() { vector<int> result = geneticAlgorithm(fitnessFunction, 10, 100, 10, 0.1, 100); for (int i = 0; i < result.size(); ++i) { cout << result[i] << " "; } cout << endl; return 0; } ``` 在这个实现中,我们定义了一个`Individual`结构体,表示一个个体,包括基因序列和适应度。`initializePopulation()`函数用于初始化种群,`calculateFitness()`函数用于计算适应度,`selection()`函数用于选择,`crossover()`函数用于交叉,`mutation()`函数用于变异,`geneticAlgorithm()`函数用于整个遗传算法的流程。在`main()`函数中,我们使用`geneticAlgorithm()`函数来解决一个简单的问题。适应度函数`fitnessFunction()`的定义可以根据具体问题进行修改。

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