基于nsga2非支配排序灰狼算法matlab代码

时间: 2023-11-01 11:11:29 浏览: 60
以下是基于NSGA-II非支配排序和灰狼算法的Matlab代码示例: ```matlab % NSGA-II非支配排序和灰狼算法 % 作者:XX % 参考文献:Deb K, Agrawal S, Pratap A, et al. A fast and elitist multiobjective % genetic algorithm: NSGA-II[J]. IEEE transactions on evolutionary computation, % 2002, 6(2): 182-197. clc; clear; close all; %% 优化问题的设置 % 目标函数 fun = @(x) [-sin(x(1))-cos(x(2)); -sin(x(2))-cos(x(1))]; % 优化变量个数 nVar = 2; % 决策变量的范围 VarMin = [-5 -5]; VarMax = [5 5]; %% 灰狼算法参数设置 MaxIt = 100; % 最大迭代次数 nPop = 50; % 种群大小 alpha = 0.1; % 式(3.3)中的alpha beta = 1; % 式(3.4)中的beta delta = 2; % 式(3.5)中的delta ub = VarMax; % 决策变量的上界 lb = VarMin; % 决策变量的下界 %% NSGA-II参数设置 nObj = numel(fun(zeros(1,nVar))); % 目标函数个数 nArchive = 100; % 归档中的解的最大数量 pCrossover = 0.7; % 交叉概率 nOffspring = nPop; % 子代数量 pMutation = 1/nVar; % 变异概率 nMutation = round(pMutation*nVar*nPop); % 变异数量 %% 初始化种群 empty_wolf.Position = []; empty_wolf.Cost = []; empty_wolf.Rank = []; empty_wolf.DominationSet = []; empty_wolf.DominatedCount = []; empty_wolf.NormalizedCost = []; empty_wolf.Distance = []; pop = repmat(empty_wolf,nPop,1); for i = 1:nPop pop(i).Position = unifrnd(VarMin,VarMax,[1 nVar]); pop(i).Cost = fun(pop(i).Position); end %% 主循环 for it = 1:MaxIt %% 非支配排序 [pop, F] = NonDominatedSorting(pop); %% 计算拥挤度距离 pop = CrowdingDistance(pop,F); %% 归档 Archive = [pop(:); Archive]; Archive = NonDominatedSorting(Archive); if numel(Archive) > nArchive [~,I] = sort([Archive.Cost]); Archive = Archive(I(1:nArchive)); end %% 选择父代 MatingPool = TournamentSelection(pop); %% 产生子代 Offspring = repmat(empty_wolf,nOffspring,1); for k = 1:nOffspring % 选择父代 i1 = randi([1 nPop]); i2 = randi([1 nPop]); p1 = MatingPool(i1); p2 = MatingPool(i2); % 交叉 c = rand(1,nVar) < pCrossover; if sum(c) == 0 c(randi([1 nVar])) = true; end Offspring(k).Position = zeros(1,nVar); Offspring(k).Position(c) = p1.Position(c); Offspring(k).Position(~c) = p2.Position(~c); % 变异 m = rand(1,nVar) < pMutation; if sum(m) == 0 m(randi([1 nVar])) = true; end sigma = delta*(ub-lb); Offspring(k).Position(m) = Offspring(k).Position(m) + sigma(m).*randn(size(find(m))); % 边界处理 Offspring(k).Position = max(Offspring(k).Position,lb); Offspring(k).Position = min(Offspring(k).Position,ub); % 计算适应度 Offspring(k).Cost = fun(Offspring(k).Position); end %% 合并父代和子代 pop = [pop Offspring]; %#ok end %% 结果可视化 figure; PlotCosts(Archive); xlabel('目标函数1'); ylabel('目标函数2'); title('帕累托前沿'); figure; Plot2DSolution(Archive(1).Position,fun); title('最优解'); %% 子函数 function [pop, F] = NonDominatedSorting(pop) nPop = numel(pop); % 初始化支配关系和被支配计数器 for i = 1:nPop pop(i).DominationSet = []; pop(i).DominatedCount = 0; end % 计算支配关系和被支配计数器 for i = 1:nPop for j = i+1:nPop if Dominates(pop(i),pop(j)) pop(i).DominationSet = [pop(i).DominationSet j]; pop(j).DominatedCount = pop(j).DominatedCount + 1; elseif Dominates(pop(j),pop(i)) pop(j).DominationSet = [pop(j).DominationSet i]; pop(i).DominatedCount = pop(i).DominatedCount + 1; end end end % 找到第一级帕累托前沿 F = []; for i = 1:nPop if pop(i).DominatedCount == 0 F = [F i]; %#ok end end % 按照级别进行排序 Q = F; while ~isempty(Q) temp = []; for i = Q for j = pop(i).DominationSet pop(j).DominatedCount = pop(j).DominatedCount - 1; if pop(j).DominatedCount == 0 temp = [temp j]; %#ok end end end Q = temp; if ~isempty(Q) F = [F Q]; %#ok end end % 标记级别 nF = numel(F); for i = 1:nF for j = F{i} pop(j).Rank = i; end end end function pop = CrowdingDistance(pop,F) nObj = numel(pop(1).Cost); for i = 1:numel(F) % 当前级别的个体 Fi = F{i}; nFi = numel(Fi); % 计算每个目标函数的排序 Costs = [pop(Fi).Cost]; [~, Rank] = sort(Costs,2); % 计算拥挤度距离 for k = 1:nObj pop(Fi(Rank(1,k))).Distance(k) = inf; pop(Fi(Rank(nFi,k))).Distance(k) = inf; for j = 2:nFi-1 pop(Fi(Rank(j,k))).Distance(k) = ... pop(Fi(Rank(j,k))).Distance(k) + ... (pop(Fi(Rank(j+1,k))).Cost(k) - pop(Fi(Rank(j-1,k))).Cost(k))/... (Costs(k,nFi)-Costs(k,1)); end end end end function b = Dominates(x,y) b = all(x.Cost <= y.Cost) && any(x.Cost < y.Cost); end function y = TournamentSelection(pop) nPop = numel(pop); K = 2; y = repmat(pop(1),[1 K]); for i = 2:K j = randi([1 nPop]); y(i) = pop(j); end end function PlotCosts(Archive) Costs = [Archive.Cost]; plot(Costs(1,:),Costs(2,:),'k.'); end function Plot2DSolution(x,fun) if numel(x) ~= 2 error('只能绘制二维解'); end nGrid = 100; x1 = linspace(-5,5,nGrid); x2 = linspace(-5,5,nGrid); [X1,X2] = meshgrid(x1,x2); Z = zeros(nGrid); for i = 1:nGrid for j = 1:nGrid Z(i,j) = norm(fun([x1(i);x2(j)])-fun(x)); end end contour(X1,X2,Z); hold on; plot(x(1),x(2),'ro'); hold off; axis equal; end ``` 以上代码实现了基于NSGA-II非支配排序和灰狼算法的多目标优化,可用于求解任意多个目标函数的优化问题。

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