用python编写一个名字为MOHIG的代码,它结合了遗传算子和迭代贪婪启发式,主要组成部分包括编码和解码、初始化、选择、交叉、突变、破坏和重建、局部搜索和精英主义策略

时间: 2024-04-30 14:24:53 浏览: 115
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基于python的遗传算法设计与实现

以下是一个基于遗传算法和迭代贪婪启发式的代码,名为MOHIG: ```python import random # 编码和解码 def encode(solution): return [int(x) for x in list(solution)] def decode(encoded_solution): return ''.join([str(x) for x in encoded_solution]) # 初始化 def initialize_population(population_size, solution_length): population = [] for i in range(population_size): solution = ''.join(random.choice(['0', '1']) for _ in range(solution_length)) population.append(encode(solution)) return population # 选择 def selection(population, fitness_scores): total_fitness = sum(fitness_scores) probabilities = [fitness_score / total_fitness for fitness_score in fitness_scores] population_with_probabilities = list(zip(population, probabilities)) selected_population = [] for i in range(len(population)): selected_solution = random.choices(population_with_probabilities, k=1, weights=probabilities)[0][0] selected_population.append(selected_solution) return selected_population # 交叉 def crossover(parent1, parent2): crossover_point = random.randint(1, len(parent1)-1) child1 = parent1[:crossover_point] + parent2[crossover_point:] child2 = parent2[:crossover_point] + parent1[crossover_point:] return child1, child2 # 突变 def mutation(solution, mutation_rate): mutated_solution = [] for gene in solution: if random.random() < mutation_rate: mutated_solution.append(int(not gene)) else: mutated_solution.append(gene) return mutated_solution # 破坏和重建 def destroy_and_rebuild(population, elite_size, solution_length): new_population = [] elites = sorted(population, key=lambda x: fitness_function(x), reverse=True)[:elite_size] for i in range(len(population)-elite_size): mutated_solution = mutation(random.choice(elites), 0.1) new_population.append(mutated_solution) new_population += elites while len(new_population) < len(population): new_population.append(encode(''.join(random.choice(['0', '1']) for _ in range(solution_length)))) return new_population # 局部搜索 def local_search(solution): best_solution = solution for i in range(len(solution)): mutated_solution = solution[:] mutated_solution[i] = int(not solution[i]) if fitness_function(mutated_solution) > fitness_function(best_solution): best_solution = mutated_solution return best_solution # 精英主义策略 def elitism(population, elite_size): elites = sorted(population, key=lambda x: fitness_function(x), reverse=True)[:elite_size] return elites # 主函数 def MOHIG(population_size, solution_length, max_generations): population = initialize_population(population_size, solution_length) for i in range(max_generations): fitness_scores = [fitness_function(solution) for solution in population] elites = elitism(population, 2) selected_population = selection(population, fitness_scores) new_population = [] for j in range(population_size // 2): parent1, parent2 = random.choices(selected_population, k=2) child1, child2 = crossover(parent1, parent2) child1 = mutation(child1, 0.1) child2 = mutation(child2, 0.1) child1 = local_search(child1) child2 = local_search(child2) new_population.append(child1) new_population.append(child2) new_population = destroy_and_rebuild(new_population, 2, solution_length) new_population += elites population = new_population return decode(sorted(population, key=lambda x: fitness_function(x), reverse=True)[0]) ``` 这个代码实现了以下组成部分: - 编码和解码:将基因型编码为二进制序列,或将二进制序列解码为基因型。 - 初始化:随机生成一定数量的初始种群。 - 选择:根据适应度函数的值,从种群中选择一部分个体作为下一代的父代。 - 交叉:随机选择两个父代,进行杂交操作,生成两个子代。 - 突变:对子代进行一定概率的基因突变。 - 破坏和重建:随机选择精英个体中的一个,进行基因突变操作,生成新的个体,用这些新的个体替换一部分原有的个体。 - 局部搜索:对子代进行一定次数的局部搜索,以提高其适应度函数的值。 - 精英主义策略:选择适应度函数值最高的一部分个体作为下一代的精英个体,防止种群过早陷入局部最优解。 其中,fitness_function() 是一个自定义的适应度函数,用于评估每个个体的适应度。
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