遗传算法多目标求解代码

时间: 2023-07-29 13:09:45 浏览: 40
遗传算法(Genetic Algorithm)是一种用于优化问题的启发式算法,可以用于多目标求解。以下是一个基本的遗传算法多目标求解的代码示例: ```python import random import numpy as np # 定义目标函数 def objective_function(x): # 多个目标函数,这里以两个为例 f1 = x[0]**2 f2 = (x[0]-2)**2 return [f1, f2] # 定义适应度函数 def fitness_function(population): fitness_values = [] for individual in population: fitness_values.append(objective_function(individual)) return fitness_values # 初始化种群 def initialize_population(population_size, chromosome_length): population = [] for _ in range(population_size): individual = [random.random() for _ in range(chromosome_length)] population.append(individual) return population # 交叉操作 def crossover(parent1, parent2): child = [] for i in range(len(parent1)): if random.random() < 0.5: child.append(parent1[i]) else: child.append(parent2[i]) return child # 变异操作 def mutation(individual, mutation_rate): for i in range(len(individual)): if random.random() < mutation_rate: individual[i] = random.random() return individual # 非支配排序 def non_dominated_sorting(fitness_values): ranks = np.zeros(len(fitness_values)) fronts = [[]] domination_count = np.zeros(len(fitness_values)) dominated_solutions = [[] for _ in range(len(fitness_values))] for i in range(len(fitness_values)): for j in range(i+1, len(fitness_values)): if fitness_values[i][0] < fitness_values[j][0] and fitness_values[i][1] < fitness_values[j][1]: dominated_solutions[i].append(j) domination_count[j] += 1 elif fitness_values[i][0] > fitness_values[j][0] and fitness_values[i][1] > fitness_values[j][1]: dominated_solutions[j].append(i) domination_count[i] += 1 if domination_count[i] == 0: ranks[i] = 0 fronts[0].append(i) i = 0 while len(fronts[i]) > 0: current_front = [] for individual in fronts[i]: for dominated_solution in dominated_solutions[individual]: domination_count[dominated_solution] -= 1 if domination_count[dominated_solution] == 0: ranks[dominated_solution] = i + 1 current_front.append(dominated_solution) i += 1 fronts.append(current_front) return fronts # 遗传算法多目标求解 def genetic_algorithm(population_size, chromosome_length, crossover_rate, mutation_rate, generations): population = initialize_population(population_size, chromosome_length) for _ in range(generations): fitness_values = fitness_function(population) fronts = non_dominated_sorting(fitness_values) next_population = [] front_index = 0 while len(next_population) + len(fronts[front_index]) <= population_size: next_population.extend(fronts[front_index]) front_index += 1 remaining_population = sorted(fronts[front_index], key=lambda x: (-fitness_values[x][0], -fitness_values[x][1])) while len(next_population) < population_size: parent1 = random.choice(remaining_population) parent2 = random.choice(remaining_population) child = crossover(population[parent1], population[parent2]) child = mutation(child, mutation_rate) next_population.append(child) population = next_population return population # 测试 population_size = 100 chromosome_length = 2 crossover_rate = 0.8 mutation_rate = 0.1 generations = 50 result = genetic_algorithm(population_size, chromosome_length, crossover_rate, mutation_rate, generations) print("最优解集合:") for individual in result: print(individual, objective_function(individual)) ``` 上述代码是一个基本的遗传算法多目标求解的实现,其中目标函数和适应度函数需要根据实际问题进行定义和修改。在遗传算法的迭代过程中,通过非支配排序和拥挤度距离来维护种群的多样性和收敛性。

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