多目标优化遗传算法完整代码

时间: 2024-04-26 07:19:36 浏览: 13
多目标优化遗传算法(MOGA)是一种用于解决多目标优化问题的进化算法。下面是一个简单的MOGA的完整代码示例: ```matlab % 设置参数 popSize = 100; % 种群大小 maxGen = 100; % 最大迭代次数 numObj = 2; % 目标函数数量 % 初始化种群 pop = rand(popSize, numObj); % 随机生成种群 % 迭代进化 for gen = 1:maxGen % 计算适应度 fitness = calculateFitness(pop); % 选择操作 selectedPop = selection(pop, fitness); % 交叉操作 crossedPop = crossover(selectedPop); % 变异操作 mutatedPop = mutation(crossedPop); % 合并新种群和原种群 combinedPop = [pop; mutatedPop]; % 非支配排序 [fronts, ranks] = nonDominatedSort(combinedPop); % 拥挤度计算 crowdingDistances = crowdingDistance(combinedPop, fronts); % 选择下一代种群 pop = nextGeneration(combinedPop, fronts, ranks, crowdingDistances, popSize); end % 输出最终结果 paretoFront = pop(ranks == 1, :); % 获取帕累托前沿解集合 disp(paretoFront); % 计算适应度函数(根据具体问题进行定义) function fitness = calculateFitness(population) % 这里假设有两个目标函数,可以根据具体问题进行修改 fitness(:, 1) = population(:, 1).^2 + population(:, 2).^2; fitness(:, 2) = (population(:, 1)-1).^2 + population(:, 2).^2; end % 选择操作(这里使用锦标赛选择) function selectedPop = selection(population, fitness) tournamentSize = 2; % 锦标赛大小 popSize = size(population, 1); selectedPop = zeros(size(population)); for i = 1:popSize % 随机选择锦标赛参与者 participants = randperm(popSize, tournamentSize); % 选择最优个体 [~, winnerIndex] = min(fitness(participants, :)); selectedPop(i, :) = population(participants(winnerIndex), :); end end % 交叉操作(这里使用单点交叉) function crossedPop = crossover(selectedPop) crossoverRate = 0.8; % 交叉概率 popSize = size(selectedPop, 1); numObj = size(selectedPop, 2); crossedPop = zeros(size(selectedPop)); for i = 1:2:popSize % 随机选择两个个体进行交叉 if rand < crossoverRate crossoverPoint = randi(numObj-1); crossedPop(i, :) = [selectedPop(i, 1:crossoverPoint), selectedPop(i+1, crossoverPoint+1:end)]; crossedPop(i+1, :) = [selectedPop(i+1, 1:crossoverPoint), selectedPop(i, crossoverPoint+1:end)]; else crossedPop(i, :) = selectedPop(i, :); crossedPop(i+1, :) = selectedPop(i+1, :); end end end % 变异操作(这里使用高斯变异) function mutatedPop = mutation(crossedPop) mutationRate = 0.1; % 变异概率 popSize = size(crossedPop, 1); numObj = size(crossedPop, 2); mutatedPop = crossedPop; for i = 1:popSize % 对每个个体的每个基因进行变异 for j = 1:numObj if rand < mutationRate mutatedPop(i, j) = crossedPop(i, j) + randn; end end end end % 非支配排序 function [fronts, ranks] = nonDominatedSort(population) popSize = size(population, 1); numObj = size(population, 2); fronts = cell(popSize, 1); ranks = zeros(popSize, 1); dominatedCount = zeros(popSize, 1); dominatedSet = cell(popSize, 1); for i = 1:popSize fronts{i} = []; dominatedSet{i} = []; for j = 1:popSize if i == j continue; end if all(population(j,:) <= population(i,:)) && any(population(j,:) < population(i,:)) fronts{i} = [fronts{i}, j]; elseif all(population(i,:) <= population(j,:)) && any(population(i,:) < population(j,:)) dominatedCount(i) = dominatedCount(i) + 1; dominatedSet{i} = [dominatedSet{i}, j]; end end if dominatedCount(i) == 0 ranks(i) = 1; end end frontIndex = 1; while ~isempty(fronts{frontIndex}) nextFront = []; for i = fronts{frontIndex} for j = dominatedSet{i} dominatedCount(j) = dominatedCount(j) - 1; if dominatedCount(j) == 0 ranks(j) = frontIndex + 1; nextFront = [nextFront, j]; end end end frontIndex = frontIndex + 1; fronts{frontIndex} = nextFront; end end % 拥挤度计算 function crowdingDistances = crowdingDistance(population, fronts) popSize = size(population, 1); numObj = size(population, 2); crowdingDistances = zeros(popSize, 1); for i = 1:length(fronts) front = fronts{i}; for j = 1:numObj [~, sortedIndices] = sort(population(front, j)); crowdingDistances(front(sortedIndices(1))) = inf; crowdingDistances(front(sortedIndices(end))) = inf; for k = 2:length(front)-1 crowdingDistances(front(sortedIndices(k))) = crowdingDistances(front(sortedIndices(k))) + ... (population(front(sortedIndices(k+1)), j) -1)), j)) / ... (max(population(front, j)) - min(population(front, j))); end end end end % 选择下一代种群 function nextGenPop = nextGeneration(population, fronts, ranks, crowdingDistances, popSize) popSize = size(population, 1); numObj = size(population, 2); nextGenPop = zeros(popSize, numObj); nextGenIndex = 1; frontIndex = 1; while nextGenIndex <= popSize front = fronts{frontIndex}; if nextGenIndex + length(front) <= popSize nextGenPop(nextGenIndex:nextGenIndex+length(front)-1, :) = population(front, :); nextGenIndex = nextGenIndex + length(front); else [~, sortedIndices] = sort(crowdingDistances(front), 'descend'); nextGenPop(nextGenIndex:popSize, :) = population(front(sortedIndices(1:popSize-nextGenIndex+1)), :); break; end frontIndex = frontIndex + 1; end end ``` 这段代码实现了一个简单的MOGA,其中包括初始化种群、迭代进化、适应度计算、选择操作、交叉操作、变异操作、非支配排序、拥挤度计算和选择下一代种群等步骤。你可以根据具体问题进行适当的修改和扩展。 希望对你有帮助!如果你有任何问题,请随时提问。

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