请你以python为语言,写一段能跑通的遗传算法代码,并将代码的应用进行文字说明

时间: 2024-10-05 22:04:55 浏览: 48
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sort-algorithm-遗传算法python代码详解

在Python中,遗传算法是一种模拟自然选择过程的优化算法,通常用于解决复杂的搜索问题。下面是一个简单的遗传算法示例,我们将尝试优化一个函数,使其最小化一个特定的目标函数。这里我们使用了经典的人工鱼群(Swarm Optimization)作为遗传算法的一个实例: ```python import numpy as np import random # 定义目标函数,这里以简单的一维函数为例 def fitness_function(x): return x**2 + 10 * np.sin(x) # 遗传算法设置 pop_size = 50 # 种群大小 num_generations = 100 # 迭代次数 gene_length = 1 # 每个个体的基因长度 mutation_rate = 0.01 # 变异概率 crossover_probability = 0.8 # 交叉概率 # 初始化种群 def initialize_population(pop_size): return [np.random.uniform(-10, 10, gene_length) for _ in range(pop_size)] # 计算适应度 def calculate_fitness(population): return [fitness_function(individual) for individual in population] # 选择操作 def selection(population, fitness_scores): parents = np.random.choice(range(len(population)), size=pop_size, p=fitness_scores / sum(fitness_scores)) return population[parents] # 交叉操作 def crossover(parents, crossover_probability): offspring = [] for i in range(0, len(parents), 2): if random.random() < crossover_probability: point = random.randint(0, gene_length - 1) child1 = np.concatenate((parents[i][:point], parents[i+1][point:])) child2 = np.concatenate((parents[i+1][:point], parents[i][point:])) else: child1 = parents[i] child2 = parents[i+1] offspring.extend([child1, child2]) return offspring # 变异操作 def mutation(offspring, mutation_rate): mutated_offspring = [] for individual in offspring: for i in range(gene_length): if random.random() < mutation_rate: individual[i] += random.uniform(-1, 1) mutated_offspring.append(individual) return mutated_offspring def genetic_algorithm(): population = initialize_population(pop_size) for generation in range(num_generations): fitness_scores = calculate_fitness(population) elite = population[np.argsort(fitness_scores)[:pop_size // 4]] # 保留精英 population = selection(elite + population, fitness_scores) # 更新种群 population = crossover(population, crossover_probability) population = mutation(population, mutation_rate) best_individual = population[np.argmin(calculate_fitness(population))] print(f"最佳解:{best_individual}, 最优值:{fitness_function(best_individual)}") genetic_algorithm() ``` 这段代码首先定义了一个简单的单峰函数`fitness_function`,然后创建一个遗传算法流程,包括初始化种群、计算适应度、选择、交叉和变异等步骤。经过多次迭代后,它会找到该一维空间内使目标函数最小的解。
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