nsga2算法matlab代码实例

时间: 2023-09-05 09:13:48 浏览: 56
以下是NSGA-II算法的MATLAB代码示例: ```matlab function [pop, front] = nsga2(pop, nObj, nPop, nGen, crossRate, mutRate, bounds) % NSGA-II Algorithm % pop: population, front: non-dominated fronts % nObj: number of objectives % nPop: population size % nGen: number of generations % crossRate: crossover rate % mutRate: mutation rate % bounds: decision variable bounds % Initialization for i = 1:nPop pop(i).x = rand(1, nObj) .* (bounds(:,2)' - bounds(:,1)') + bounds(:,1)'; pop(i).f = evaluate(pop(i).x); pop(i).rank = 0; pop(i).crowding = 0; end % Evolution for gen = 1:nGen % Non-dominated sorting [pop, front] = non_dominated_sorting(pop); % Crowding distance assignment pop = crowding_distance_assignment(pop, front); % Offspring generation for i = 1:2:nPop % Select parents p1 = tournament_selection(pop, front); p2 = tournament_selection(pop, front); % Crossover if rand < crossRate [c1, c2] = simulated_binary_crossover(p1.x, p2.x); else c1 = p1.x; c2 = p2.x; end % Mutation if rand < mutRate c1 = polynomial_mutation(c1, bounds); end if rand < mutRate c2 = polynomial_mutation(c2, bounds); end % Create offspring pop(i+nPop).x = c1; pop(i+nPop).f = evaluate(c1); pop(i+nPop).rank = 0; pop(i+nPop).crowding = 0; pop(i+nPop+1).x = c2; pop(i+nPop+1).f = evaluate(c2); pop(i+nPop+1).rank = 0; pop(i+nPop+1).crowding = 0; end % Merge parent and offspring populations pop = [pop(1:nPop), pop(nPop+1:end)]; end % Final non-dominated sorting [pop, front] = non_dominated_sorting(pop); end function f = evaluate(x) % Objective function f(1) = x(1)^2 + x(2)^2; f(2) = (x(1)-1)^2 + x(2)^2; end function [pop, front] = non_dominated_sorting(pop) % Non-dominated sorting nPop = length(pop); % Initialize fronts and domination counts front = {}; nDom = zeros(nPop, 1); % Calculate domination counts for i = 1:nPop for j = 1:nPop if i ~= j if dominates(pop(i), pop(j)) nDom(i) = nDom(i) + 1; end end end end % Assign individuals to first front front{1} = find(nDom == 0); % Assign individuals to other fronts iFront = 1; while ~isempty(front{iFront}) iFront = iFront + 1; for i = 1:length(front{iFront-1}) p = front{iFront-1}(i); for j = 1:nPop if nDom(j) > 0 nDom(j) = nDom(j) - 1; if nDom(j) == 0 front{iFront} = [front{iFront}, j]; end end end end end % Assign ranks to population for i = 1:length(front) for j = 1:length(front{i}) pop(front{i}(j)).rank = i; end end end function pop = crowding_distance_assignment(pop, front) % Crowding distance assignment nPop = length(pop); nObj = length(pop(1).f); for i = 1:length(front) nFront = length(front{i}); if nFront > 2 % Initialize crowding distance for j = 1:nFront pop(front{i}(j)).crowding = 0; end % Calculate crowding distance for each objective for m = 1:nObj % Sort individuals by objective value [~, order] = sort([pop(front{i}).f(m)]); % Assign infinite crowding distance to boundary individuals pop(front{i}(order(1))).crowding = Inf; pop(front{i}(order(end))).crowding = Inf; % Calculate crowding distance for non-boundary individuals for j = 2:nFront-1 pop(front{i}(order(j))).crowding = ... pop(front{i}(order(j))).crowding + ... (pop(front{i}(order(j+1))).f(m) - pop(front{i}(order(j-1))).f(m)) / ... (pop(front{i}(order(end))).f(m) - pop(front{i}(order(1))).f(m)); end end end end end function b = dominates(p1, p2) % Dominance comparison f1 = p1.f; f2 = p2.f; if all(f1 <= f2) && any(f1 < f2) b = true; elseif all(f2 <= f1) && any(f2 < f1) b = false; else b = false; end end function p = tournament_selection(pop, front) % Tournament selection nPop = length(pop); nFronts = length(front); % Select random individuals i1 = randi(nPop); i2 = randi(nPop); % Ensure that individuals are in different fronts while pop(i1).rank == pop(i2).rank i2 = randi(nPop); end % Select individual with lower rank if pop(i1).rank < pop(i2).rank p = pop(i1); else p = pop(i2); end end function [c1, c2] = simulated_binary_crossover(p1, p2) % Simulated binary crossover nVar = length(p1); c1 = zeros(1, nVar); c2 = zeros(1, nVar); for i = 1:nVar if rand < 0.5 if abs(p1(i) - p2(i)) > 1e-10 if p1(i) < p2(i) y1 = p1(i); y2 = p2(i); else y1 = p2(i); y2 = p1(i); end beta = 1 + (2 * (y1 - bounds(i,1)) / (y2 - y1)); alpha = 2 - beta^(-(1+1)); u = rand; if u <= (1 / alpha) c1(i) = y1 + (y2 - y1) * (u * alpha)^(1/(1+1)); else c1(i) = y1 + (y2 - y1) * (1/(2-u*alpha))^(1/(1+1)); end u = rand; if u <= (1 / alpha) c2(i) = y1 + (y2 - y1) * (u * alpha)^(1/(1+1)); else c2(i) = y1 + (y2 - y1) * (1/(2-u*alpha))^(1/(1+1)); end else c1(i) = p1(i); c2(i) = p2(i); end else c1(i) = p1(i); c2(i) = p2(i); end end end function c = polynomial_mutation(p, bounds) % Polynomial mutation nVar = length(p); c = p; for i = 1:nVar if rand < 1/nVar u = rand; if u <= 0.5 delta = (2*u)^(1/(1+20)) - 1; else delta = 1 - (2*(1-u))^(1/(1+20)); end c(i) = p(i) + delta * (bounds(i,2) - bounds(i,1)); end end end ``` 这是一个简单的双目标NSGA-II示例代码,其中包括选择、交叉、变异、非支配排序和拥挤距离分配。要使用此代码,您需要编写自己的目标函数,该函数将决策变量作为输入并返回目标函数值。您还需要指定一些算法参数,例如种群大小,交叉率和变异率。最后,您可以运行算法并获得一组非支配解以及它们所在的前沿。

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