$$ f=\alpha C_1L\sum_{k=1}^K{\frac{1}{t_k}}+\beta C_2\sum_{k=1}^K{\sum_{j=1}^J{\left( \frac{V_{kj}t_k}{2} \right)}} $$中alpha、beta、c1、c2、L、K、J、V为自定义常量,t为K个元素的数组,用Python求最小值f多目标遗传算法代码

时间: 2023-06-17 12:03:34 浏览: 53
以下是使用Python实现多目标遗传算法求解最小值f的代码: ```python import numpy as np import random # 自定义常量 alpha = 0.5 beta = 0.5 c1 = 1.0 c2 = 2.0 L = 10.0 K = 5 J = 3 V = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9], [10, 11, 12], [13, 14, 15]]) # 定义适应度函数 def fitness(t): f1 = alpha * c1 * L * np.sum(1.0/t) f2 = beta * c2 * np.sum(V * t.reshape(K, 1) / 2) return (f1, f2) # 定义交叉函数 def crossover(p1, p2): c1, c2 = random.sample(range(K), 2) if c1 > c2: c1, c2 = c2, c1 child1 = np.concatenate((p1[:c1], p2[c1:c2], p1[c2:])) child2 = np.concatenate((p2[:c1], p1[c1:c2], p2[c2:])) return child1, child2 # 定义变异函数 def mutation(p): m = random.randint(0, K-1) p[m] = random.uniform(0.1, 1.0) return p # 定义选择函数 def selection(population, fitnesses, size): selected_indices = np.random.choice(len(population), size=size, replace=False, p=fitnesses/np.sum(fitnesses)) return population[selected_indices] # 定义多目标遗传算法函数 def moea(pop_size, n_generations): # 初始化种群 population = np.random.uniform(0.1, 1.0, size=(pop_size, K)) # 进化 for i in range(n_generations): # 计算适应度 fitnesses = np.array([fitness(p) for p in population]) # 计算拥挤度 crowding_distances = np.zeros(pop_size) for j in range(2): sorted_indices = np.argsort(fitnesses[:, j]) crowding_distances[sorted_indices[0]] = np.inf crowding_distances[sorted_indices[-1]] = np.inf for k in range(1, pop_size-1): crowding_distances[sorted_indices[k]] += (fitnesses[sorted_indices[k+1], j] - fitnesses[sorted_indices[k-1], j]) / (fitnesses[sorted_indices[-1], j] - fitnesses[sorted_indices[0], j]) # 父代和子代合并 combined_population = np.concatenate((population, offspring)) combined_fitnesses = np.concatenate((fitnesses, offspring_fitnesses)) # 非支配排序 non_dominated_indices = [] domination_counts = np.zeros(len(combined_population)) for j, p1 in enumerate(combined_population): for k, p2 in enumerate(combined_population): if np.all(p1 == p2): continue if np.all(fitness(p1) <= fitness(p2)) and not np.all(fitness(p1) == fitness(p2)): domination_counts[k] += 1 if domination_counts[j] == 0: non_dominated_indices.append(j) # 计算下一代种群 next_population = [] while len(next_population) < pop_size: # 随机选择两个个体 p1, p2 = selection(combined_population, combined_fitnesses, size=2) # 判断是否进行交叉和变异 if random.random() < 0.9: child1, child2 = crossover(p1, p2) child1 = mutation(child1) child2 = mutation(child2) offspring = np.array([child1, child2]) offspring_fitnesses = np.array([fitness(child1), fitness(child2)]) else: offspring = np.array([p1, p2]) offspring_fitnesses = np.array([fitness(p1), fitness(p2)]) # 将子代加入下一代种群 for p, f in zip(offspring, offspring_fitnesses): if len(next_population) < pop_size: next_population.append(p) # 更新种群 population = np.array([combined_population[i] for i in non_dominated_indices if crowding_distances[i] >= np.percentile(crowding_distances, 50)]) # 返回最优解集合 return [population[i] for i in non_dominated_indices if crowding_distances[i] >= np.percentile(crowding_distances, 50)] # 运行多目标遗传算法函数 solutions = moea(pop_size=100, n_generations=100) # 输出最优解 for i, s in enumerate(solutions): print("Solution %d:" % (i+1)) print("t =", s) print("f1 =", fitness(s)[0]) print("f2 =", fitness(s)[1]) ``` 该代码中使用了Python的NumPy库进行向量化计算,提高了计算效率。运行该代码可以得到最优解集合,每个解包括一个长度为K的数组t和对应的两个目标函数值f1和f2。

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