把文中代码详细改写成python代码

时间: 2024-12-01 07:08:55 浏览: 13
将MATLAB代码转换为Python代码涉及多个步骤,包括导入必要的库、调整语法和逻辑结构。以下是详细的Python版本代码: ```python import numpy as np import random from scipy.spatial.distance import pdist, squareform def myfun(x): # 定义目标函数 pass def DIST(x1, y1, x2, y2): return ((x1 - x2)**2 + (y1 - y2)**2)**0.5 def CreateEmptyParticle(nPop): particles = [{'Velocity': None, 'Position': None, 'Cost': None, 'Best': {'Position': None, 'Cost': None}} for _ in range(nPop)] return particles def DetermineDomination(particles): for p in particles: p['dominated'] = False for q in particles: if all(p['Cost'] <= q['Cost']) and any(p['Cost'] < q['Cost']): p['dominated'] = True break return particles def GetNonDominatedParticles(particles): non_dominated = [p for p in particles if not p.get('dominated', False)] return non_dominated def GetCosts(particles): costs = np.array([p['Cost'] for p in particles]).T return costs def CreateHypercubes(costs, nGrid, alpha): min_cost = np.min(costs, axis=1) max_cost = np.max(costs, axis=1) step = (max_cost - min_cost) / nGrid hypercubes = [] for i in range(nGrid): for j in range(nGrid): hypercubes.append({ 'index': (i, j), 'sub_index': (i * nGrid + j), 'particles': [] }) return hypercubes, min_cost, max_cost, step def GetGridIndex(particle, G, min_cost, max_cost, step): cost = particle['Cost'] grid_index = tuple(((cost - min_cost) // step).astype(int)) sub_index = grid_index[0] * len(G) + grid_index[1] return grid_index, sub_index def SelectLeader(rep, beta): leader = random.choices(rep, weights=[r['Cost'][0]**beta for r in rep], k=1)[0] return leader def DeleteFromRep(rep, EXTRA, gamma): to_delete = random.sample(range(len(rep)), EXTRA) rep = [rep[i] for i in range(len(rep)) if i not in to_delete] return rep def Mutate(position, pm, VarMin, VarMax): mutated_position = position.copy() for i in range(len(mutated_position)): if random.random() < pm: mutated_position[i] = random.uniform(VarMin, VarMax) return mutated_position def operator_3(position, start, stop, flag): new_position = position.copy() if flag == 1: new_position[start:stop] = np.flip(new_position[start:stop]) elif flag == 2: new_position[start:stop] = np.roll(new_position[start:stop], 1) elif flag == 3: new_position[start:stop] = np.roll(new_position[start:stop], -1) return new_position def Dominates(p, q): return all(p['Cost'] <= q['Cost']) and any(p['Cost'] < q['Cost']) def main(): clc(); clear(); close_all() CostFunction = lambda x: myfun(x) WPc = 16 # 建筑废料生成地点数量 RCc = 6 # 回收中心数量 MMc = 4 # 再生厂商数量 nVar = RCc + RCc * WPc + MMc + MMc * RCc # 决策变量个数 VarSize = [1, nVar] # 决策变量矩阵大小 VarMin = 0 # 变量下界 VarMax = 1 # 变量上界 VelMax = (VarMax - VarMin) / 5 # 粒子速度步长极限 # MOPSO 设置 MaxIt = 200 # 最大迭代次数 nPop = 100 # 种群大小 nRep = 100 # 存储规模 w = 0.5 # 惯性权重 wdamp = 0.99 # 惯性权重衰减率 c1 = 1 # 个人学习系数 c2 = 2 # 全局学习系数 nGrid = 7 # 每个维度的栅格数 alpha = 0.1 # 膨胀系数 beta = 2 # 领导者选择压力 gamma = 2 # 删除选择压力 mu = 0.1 # 变异率 # 初始化 wmax = 0.9 wmin = 0.4 # 混沌部分 u0 = 0.5 y0 = 0.5 U_s = [u0] for i in range(2 * MaxIt - 1): y = np.cos(np.pi * 2 * u0) + y0 * np.exp(-3) u = (u0 + 400 + 12 * y) - np.floor(u0 + 400 + 12 * y) u0 = u y0 = y U_s.append(u0) particles = CreateEmptyParticle(nPop) for i in range(nPop): particles[i]['Velocity'] = np.random.uniform(VarMin, VarMax, VarSize) particles[i]['Position'] = np.random.uniform(VarMin, VarMax, VarSize) fit, pp = CostFunction(particles[i]['Position']) particles[i]['Position'] = pp particles[i]['Cost'] = fit.T particles[i]['Best']['Position'] = particles[i]['Position'].copy() particles[i]['Best']['Cost'] = particles[i]['Cost'].copy() particles = DetermineDomination(particles) rep = GetNonDominatedParticles(particles) rep_costs = GetCosts(rep) G, min_cost, max_cost, step = CreateHypercubes(rep_costs, nGrid, alpha) for i in range(len(rep)): rep[i]['GridIndex'], rep[i]['GridSubIndex'] = GetGridIndex(rep[i], G, min_cost, max_cost, step) # MOPSO 主循环 for it in range(1, MaxIt + 1): w = wmax - ((wmax - wmin) / MaxIt) * it for i in range(nPop): rep_h = SelectLeader(rep, beta) index = random.sample(range(2 * MaxIt), 2) particles[i]['Velocity'] = (w * particles[i]['Velocity'] + c1 * U_s[index[0]] * (particles[i]['Best']['Position'] - particles[i]['Position']) + c2 * U_s[index[1]] * (rep_h['Position'] - particles[i]['Position'])) particles[i]['Velocity'] = np.clip(particles[i]['Velocity'], -VelMax, VelMax) particles[i]['Position'] += particles[i]['Velocity'] flag = (particles[i]['Position'] < VarMin) | (particles[i]['Position'] > VarMax) particles[i]['Velocity'][flag] = -particles[i]['Velocity'][flag] particles[i]['Position'] = np.clip(particles[i]['Position'], VarMin, VarMax) fit, pp = CostFunction(particles[i]['Position']) particles[i]['Position'] = pp particles[i]['Cost'] = fit.T if random.random() < mu: flag = random.randint(1, 3) NewSol = {'Position': operator_3(particles[i]['Position'], 1, nVar, flag)} fit, pp = CostFunction(NewSol['Position']) NewSol['Position'] = pp NewSol['Cost'] = fit.T if Dominates(NewSol, particles[i]): particles[i]['Position'] = NewSol['Position'] particles[i]['Cost'] = NewSol['Cost'] elif Dominates(particles[i], NewSol): pass else: if random.random() < 0.5: particles[i]['Position'] = NewSol['Position'] particles[i]['Cost'] = NewSol['Cost'] if Dominates(particles[i], particles[i]['Best']): particles[i]['Best']['Position'] = particles[i]['Position'].copy() particles[i]['Best']['Cost'] = particles[i]['Cost'].copy() elif not Dominates(particles[i]['Best'], particles[i]): if random.random() < 0.5: particles[i]['Best']['Position'] = particles[i]['Position'].copy() particles[i]['Best']['Cost'] = particles[i]['Cost'].copy() particles = DetermineDomination(particles) nd_particles = GetNonDominatedParticles(particles) rep.extend(nd_particles) rep = DetermineDomination(rep) rep = GetNonDominatedParticles(rep) for i in range(len(rep)): rep[i]['GridIndex'], rep[i]['GridSubIndex'] = GetGridIndex(rep[i], G, min_cost, max_cost, step) if len(rep) > nRep: EXTRA = len(rep) - nRep rep = DeleteFromRep(rep, EXTRA, gamma) rep_costs = GetCosts(rep) G, min_cost, max_cost, step = CreateHypercubes(rep_costs, nGrid, alpha) print(f'IMOPSO Iteration {it}: Number of Repository Particles = {len(rep)}') # 结果 costs = GetCosts(particles) rep_costs = GetCosts(rep) import matplotlib.pyplot as plt plt.plot(rep_costs[1, :], rep_costs[0, :], 'ro') plt.grid(True) plt.show() if __name__ == "__main__": main() ``` ### 说明 1. **导入必要的库**:使用 `numpy` 和 `random` 处理数值和随机操作,使用 `scipy.spatial.distance` 计算距离。 2. **定义辅助函数**:如 `DIST`, `CreateEmptyParticle`, `DetermineDomination`, `GetNonDominatedParticles`, `GetCosts`, `CreateHypercubes`, `GetGridIndex`, `SelectLeader`, `DeleteFromRep`, `Mutate`, `operator_3`, `Dominates`。 3. **主函数 `main`**:包含主要的算法逻辑,初始化参数,生成初始种群,执行 MOPSO 主循环,绘制结果。 4. **目标函数 `myfun`**:需要根据具体问题定义。 请根据实际需求进一步完善和调试代码。
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