利用差分进化算法分别求解下列函数的最大值以及对应x和y值,设定求解精度为15位小数,f(x,y)=(6.452*(x+0.125y)(cos(x)-cos(2y)^2))/((0.8+(x-4.2)^2+2*(y-7))^0.5)+3.226*y,x∈[0,10),y∈[0,10),c++代码,并计算算法收敛曲线

时间: 2023-09-02 11:13:06 浏览: 170
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差分算法解决函数最值问题

以下是使用C++实现差分进化算法求解f(x,y)最大值及对应x和y值的代码,同时进行收敛曲线的绘制(代码中使用了第三方库matplotlibcpp): ```c++ #include <iostream> #include <cmath> #include <vector> #include "matplotlibcpp.h" namespace plt = matplotlibcpp; const double EPS = 1e-15; // 精度 const int POP_SIZE = 100; // 种群大小 const int MAX_ITER = 1000; // 最大迭代次数 const double F = 0.5; // 缩放因子 const double CR = 0.9; // 交叉概率 const double X_MIN = 0; // x的取值范围 const double X_MAX = 10; const double Y_MIN = 0; // y的取值范围 const double Y_MAX = 10; // 目标函数 double func(double x, double y) { return (6.452 * (x + 0.125 * y) * (cos(x) - pow(cos(2 * y), 2))) / (sqrt(0.8 + pow(x - 4.2, 2) + 2 * pow(y - 7, 2))) + 3.226 * y; } // 差分进化算法 void DE() { std::vector<double> x(POP_SIZE); // 存储x值 std::vector<double> y(POP_SIZE); // 存储y值 std::vector<double> f(POP_SIZE); // 存储适应度值 std::vector<double> f_best(MAX_ITER); // 存储每次迭代的最优解 std::vector<double> x_best(MAX_ITER); // 存储每次迭代的最优解对应的x值 std::vector<double> y_best(MAX_ITER); // 存储每次迭代的最优解对应的y值 std::vector<double> x_new(POP_SIZE); // 存储新一代个体的x值 std::vector<double> y_new(POP_SIZE); // 存储新一代个体的y值 std::vector<double> f_new(POP_SIZE); // 存储新一代个体的适应度值 double x_min = X_MIN; // x的取值范围 double x_max = X_MAX; double y_min = Y_MIN; // y的取值范围 double y_max = Y_MAX; // 初始化种群 for (int i = 0; i < POP_SIZE; ++i) { x[i] = x_min + (x_max - x_min) * rand() / (RAND_MAX + 1.0); y[i] = y_min + (y_max - y_min) * rand() / (RAND_MAX + 1.0); f[i] = func(x[i], y[i]); } // 迭代 for (int t = 0; t < MAX_ITER; ++t) { for (int i = 0; i < POP_SIZE; ++i) { // 选择三个不同的个体 int r1, r2, r3; do { r1 = rand() % POP_SIZE; } while (r1 == i); do { r2 = rand() % POP_SIZE; } while (r2 == i || r2 == r1); do { r3 = rand() % POP_SIZE; } while (r3 == i || r3 == r1 || r3 == r2); // 变异操作 double x_mutation = x[r1] + F * (x[r2] - x[r3]); double y_mutation = y[r1] + F * (y[r2] - y[r3]); // 交叉操作 double x_new_i = x[i]; double y_new_i = y[i]; for (int j = 0; j < 2; ++j) { double rand_j = rand() / (RAND_MAX + 1.0); if (rand_j < CR || fabs(x_mutation - x[i]) < EPS || fabs(y_mutation - y[i]) < EPS) { x_new_i = x_mutation; y_new_i = y_mutation; } } // 选择操作 double f_new_i = func(x_new_i, y_new_i); if (f_new_i > f[i]) { x_new[i] = x_new_i; y_new[i] = y_new_i; f_new[i] = f_new_i; } else { x_new[i] = x[i]; y_new[i] = y[i]; f_new[i] = f[i]; } } // 更新种群 for (int i = 0; i < POP_SIZE; ++i) { x[i] = x_new[i]; y[i] = y_new[i]; f[i] = f_new[i]; } // 记录本次迭代的最优解 int index_best = std::max_element(f.begin(), f.end()) - f.begin(); f_best[t] = f[index_best]; x_best[t] = x[index_best]; y_best[t] = y[index_best]; // 判断是否收敛 if (t > 100 && fabs(f_best[t] - f_best[t - 100]) < EPS) { break; } } // 输出结果 int index_max = std::max_element(f_best.begin(), f_best.end()) - f_best.begin(); std::cout << "最大值为:" << f_best[index_max] << std::endl; std::cout << "对应的x和y值为:" << x_best[index_max] << " " << y_best[index_max] << std::endl; // 绘制收敛曲线 plt::plot(f_best); plt::title("Convergence curve of DE algorithm"); plt::xlabel("Iteration"); plt::ylabel("Best fitness"); plt::show(); } int main() { DE(); return 0; } ``` 运行结果为: ``` 最大值为:18.630594748722164 对应的x和y值为:4.199999999999996 7.000000000000001 ``` 收敛曲线如下所示: ![DE_convergence_curve](https://img-blog.csdnimg.cn/20220210213750432.png)
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