遗传算法求三元函数极值

时间: 2024-01-15 08:05:09 浏览: 178
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用遗传算法求解函数极值

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遗传算法是一种基于自然选择和遗传学原理的优化算法,可以用于求解函数极值问题。下面是遗传算法求解三元函数极值的步骤: 1.定义适应度函数:对于三元函数f(x1,x2,x3)=x1*x1-x1*x2+x3,我们可以将其作为适应度函数,即fitness(x1,x2,x3)=f(x1,x2,x3)。 2.初始化种群:随机生成一定数量的个体,每个个体由三个实数编码表示,即x1、x2、x3。 3.选择操作:采用轮盘赌选择算子,根据个体适应度大小选择优秀的个体。 4.交叉操作:采用单点交叉算子,对选出的个体进行交叉操作,生成新的个体。 5.变异操作:对新生成的个体进行变异操作,增加种群的多样性。 6.评估函数:计算每个个体的适应度值。 7.选择优秀个体:根据适应度值选择优秀的个体。 8.重复执行步骤3-7,直到达到预设的迭代次数或找到最优解。 下面是Python代码实现: ```python import random # 定义适应度函数 def fitness(x1, x2, x3): return x1 * x1 - x1 * x2 + x3 # 初始化种群 def init_population(pop_size): population = [] for i in range(pop_size): x1 = random.uniform(-10, 10) x2 = random.uniform(-10, 10) x3 = random.uniform(-10, 10) population.append((x1, x2, x3)) return population # 选择操作 def selection(population): fitness_list = [fitness(*individual) for individual in population] total_fitness = sum(fitness_list) probability_list = [fitness / total_fitness for fitness in fitness_list] selected_population = [] for i in range(len(population)): selected_individual = random.choices(population, weights=probability_list)[0] selected_population.append(selected_individual) return selected_population # 交叉操作 def crossover(population): offspring_population = [] for i in range(len(population)): parent1 = population[i] parent2 = random.choice(population) crossover_point = random.randint(0, 2) offspring = parent1[:crossover_point] + parent2[crossover_point:] offspring_population.append(offspring) return offspring_population # 变异操作 def mutation(population, mutation_rate): mutated_population = [] for individual in population: if random.random() < mutation_rate: mutated_individual = list(individual) mutated_individual[random.randint(0, 2)] += random.uniform(-1, 1) mutated_population.append(tuple(mutated_individual)) else: mutated_population.append(individual) return mutated_population # 遗传算法求解三元函数极值 def genetic_algorithm(pop_size, max_iter, mutation_rate): population = init_population(pop_size) for i in range(max_iter): selected_population = selection(population) offspring_population = crossover(selected_population) mutated_population = mutation(offspring_population, mutation_rate) population = mutated_population best_individual = max(population, key=lambda x: fitness(*x)) return best_individual # 测试 best_individual = genetic_algorithm(100, 1000, 0.1) print("最优解:", best_individual) print("最优解对应的函数值:", fitness(*best_individual)) ```
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