用c++人工智能学习 遗传算法实现图片再现源代码

时间: 2024-05-02 17:23:36 浏览: 22
遗传算法可以用于图像重建和图像生成的问题。以下是一些实现图像重建的遗传算法的源代码示例: 首先,需要将图像转换为一个二进制字符串表示。可以将每个像素点视为一个二进制数,然后将所有像素点组成的二进制序列表示整个图像。接下来,可以使用遗传算法对这个二进制序列进行优化,使得它能够重建出原始图像。 以下是一个使用遗传算法进行图像重建的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <time.h> #define POPSIZE 1000 #define ELITRATE 0.10 #define MUTATIONRATE 0.25 #define MAXGENERATIONS 1000 typedef struct { char *gene; // 二进制串 double fitness; // 适应度 } Individual; typedef struct { Individual *individuals; int size; } Population; char *target; // 目标图像的二进制串表示 int width, height; // 图像的宽度和高度 // 初始化种群 Population *initialize_population() { Population *pop = (Population *) malloc(sizeof(Population)); pop->individuals = (Individual *) malloc(sizeof(Individual) * POPSIZE); pop->size = POPSIZE; for (int i = 0; i < POPSIZE; i++) { pop->individuals[i].gene = (char *) malloc(sizeof(char) * strlen(target)); for (int j = 0; j < strlen(target); j++) { if ((double) rand() / RAND_MAX < 0.5) { pop->individuals[i].gene[j] = '0'; } else { pop->individuals[i].gene[j] = '1'; } } } return pop; } // 计算适应度 void calculate_fitness(Population *pop) { for (int i = 0; i < pop->size; i++) { double error = 0.0; for (int j = 0; j < strlen(target); j++) { if (pop->individuals[i].gene[j] != target[j]) { error++; } } pop->individuals[i].fitness = 1.0 / (error + 1.0); } } // 选择优秀的个体 void select(Population *pop, Population *new_pop) { int elitcount = (int) (ELITRATE * pop->size); for (int i = 0; i < elitcount; i++) { int elite_idx = 0; double elite_fitness = 0.0; for (int j = 0; j < pop->size; j++) { if (pop->individuals[j].fitness > elite_fitness) { elite_fitness = pop->individuals[j].fitness; elite_idx = j; } } new_pop->individuals[i] = pop->individuals[elite_idx]; pop->individuals[elite_idx].fitness = 0.0; } } // 交叉操作 void crossover(Population *pop, Population *new_pop) { int elitcount = (int) (ELITRATE * pop->size); for (int i = elitcount; i < pop->size; i++) { int idx1 = rand() % pop->size; int idx2 = rand() % pop->size; int spos = rand() % strlen(target); new_pop->individuals[i].gene = (char *) malloc(sizeof(char) * strlen(target)); for (int j = 0; j < strlen(target); j++) { if (j < spos) { new_pop->individuals[i].gene[j] = pop->individuals[idx1].gene[j]; } else { new_pop->individuals[i].gene[j] = pop->individuals[idx2].gene[j]; } } } } // 变异操作 void mutate(Population *pop) { for (int i = (int) (ELITRATE * pop->size); i < pop->size; i++) { for (int j = 0; j < strlen(target); j++) { if ((double) rand() / RAND_MAX < MUTATIONRATE) { if (pop->individuals[i].gene[j] == '0') { pop->individuals[i].gene[j] = '1'; } else { pop->individuals[i].gene[j] = '0'; } } } } } // 找到最佳个体 Individual find_best_individual(Population *pop) { Individual best = pop->individuals[0]; for (int i = 1; i < pop->size; i++) { if (pop->individuals[i].fitness > best.fitness) { best = pop->individuals[i]; } } return best; } int main(int argc, char *argv[]) { srand((unsigned) time(NULL)); // 读取目标图像 FILE *fp; fp = fopen("image.bin", "rb"); fread(&width, sizeof(int), 1, fp); fread(&height, sizeof(int), 1, fp); target = (char *) malloc(sizeof(char) * width * height * 8); fread(target, sizeof(char), width * height * 8, fp); fclose(fp); // 初始化种群 Population *pop = initialize_population(); // 进化过程 for (int i = 0; i < MAXGENERATIONS; i++) { Population *new_pop = (Population *) malloc(sizeof(Population)); new_pop->individuals = (Individual *) malloc(sizeof(Individual) * POPSIZE); new_pop->size = POPSIZE; // 计算适应度 calculate_fitness(pop); // 选择优秀的个体 select(pop, new_pop); // 交叉操作 crossover(pop, new_pop); // 变异操作 mutate(new_pop); // 更新种群 free(pop->individuals); free(pop); pop = new_pop; // 输出最佳个体 Individual best = find_best_individual(pop); printf("Generation %d: fitness = %f\n", i, best.fitness); } // 输出最终结果 Individual best = find_best_individual(pop); printf("Best individual: fitness = %f\n", best.fitness); for (int i = 0; i < strlen(target); i++) { printf("%c", best.gene[i]); } printf("\n"); return 0; } ``` 以上代码仅作为参考,实际上需要根据具体的问题进行修改和优化。

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