python求遗传算法求多自变量函数最小值

以下是使用Python实现的遗传算法求解多自变量函数最小值的示例代码：

首先，我们需要定义目标函数。这里我们以 Rosenbrock函数为例：

import numpy as np

def rosenbrock(x):
    """
    Rosenbrock函数
    """
    return np.sum(100.0 * (x[1:] - x[:-1]**2.0)**2.0 + (1 - x[:-1])**2.0)

然后，我们需要定义遗传算法的参数和函数。这里我们使用Python的DEAP库来实现遗传算法。DEAP是一个强大的遗传算法和进化策略框架，提供了各种进化算法的实现和工具函数。

from deap import base, creator, tools

# 定义遗传算法的参数
POPULATION_SIZE = 50  # 种群大小
P_CROSSOVER = 0.9  # 交叉概率
P_MUTATION = 0.1  # 变异概率
MAX_GENERATIONS = 100  # 最大进化代数
HALL_OF_FAME_SIZE = 5  # Hall of Fame的大小

# 创建适应度函数
creator.create("FitnessMin", base.Fitness, weights=(-1.0,))
# 创建个体类
creator.create("Individual", list, fitness=creator.FitnessMin)

# 初始化遗传算法工具箱
toolbox = base.Toolbox()

# 注册生成随机浮点数的函数
toolbox.register("attr_float", np.random.uniform, -5.0, 5.0)
# 注册生成个体的函数
toolbox.register("individual", tools.initRepeat, creator.Individual, toolbox.attr_float, n=2)
# 注册生成种群的函数
toolbox.register("population", tools.initRepeat, list, toolbox.individual)

# 定义评估函数
def evaluate(individual):
    """
    评估函数
    """
    return rosenbrock(individual),

# 注册评估函数
toolbox.register("evaluate", evaluate)
# 注册选择运算
toolbox.register("select", tools.selTournament, tournsize=3)
# 注册交叉运算
toolbox.register("mate", tools.cxTwoPoint)
# 注册变异运算
toolbox.register("mutate", tools.mutGaussian, mu=0, sigma=0.5, indpb=0.1)

接下来，我们可以调用DEAP库中的算法模板来运行遗传算法。这里我们使用遗传算法的标准模板`eaSimple`，并在每一代结束后更新Hall of Fame中的最优个体。

import random

# 设置随机种子，保证每次运行结果一致
random.seed(42)

# 创建种群
pop = toolbox.population(n=POPULATION_SIZE)
# 创建Hall of Fame
hof = tools.HallOfFame(HALL_OF_FAME_SIZE)

# 运行遗传算法
stats = tools.Statistics(lambda ind: ind.fitness.values)
stats.register("min", np.min)
logbook = tools.Logbook()
logbook.header = ["gen", "evals"] + stats.fields
best = None

for gen in range(MAX_GENERATIONS):
    # 选择下一代
    offspring = toolbox.select(pop, len(pop))
    # 复制选中个体
    offspring = list(map(toolbox.clone, offspring))

    # 对选中个体进行交叉和变异
    for child1, child2 in zip(offspring[::2], offspring[1::2]):
        if random.random() < P_CROSSOVER:
            toolbox.mate(child1, child2)
            del child1.fitness.values
            del child2.fitness.values

    for mutant in offspring:
        if random.random() < P_MUTATION:
            toolbox.mutate(mutant)
            del mutant.fitness.values

    # 评估新个体
    invalid_ind = [ind for ind in offspring if not ind.fitness.valid]
    fitnesses = toolbox.map(toolbox.evaluate, invalid_ind)
    for ind, fit in zip(invalid_ind, fitnesses):
        ind.fitness.values = fit

    # 更新Hall of Fame
    hof.update(offspring)

    # 更新统计数据
    record = stats.compile(pop)
    logbook.record(gen=gen, evals=len(invalid_ind), **record)
    print(logbook.stream)

    # 保存当前最优个体
    best = hof[0]

# 输出结果
print("Best individual:", best)
print("Best fitness:", best.fitness.values[0])

在运行结束后，我们可以输出最优个体的值和适应度。

完整代码如下：