x = x_pop.dot(2**np.arange(DNA_SIZE)[::-1])/float(2**DNA_SIZE-1)*(X_BOUND[1]-X_BOUND[0])+X_BOUND[0]解释代码

时间: 2023-11-03 08:06:18 浏览: 142
这行代码是用来将二进制编码的DNA(基因组)转换成实数值的。具体来说,对于DNA长度为DNA_SIZE的个体,它的每个基因位可以是0或1。这行代码中的x_pop是一个二维numpy数组,其中每一行表示一个个体的DNA序列(即基因组),而np.arange(DNA_SIZE)生成了一个从0到DNA_SIZE-1的整数序列,[::-1]表示将整个序列反转,这样就可以实现从高位到低位的顺序读取二进制码。接着,2的整数次幂的序列将这些二进制码转换回十进制数(即将二进制码转换成对应的十进制数),最后除以2的DNA_SIZE次方减1,乘以X_BOUND[1]-X_BOUND[0],再加上X_BOUND[0],就得到了实数值。其中X_BOUND是一个长度为2的数组,表示变量的范围。
相关问题

x = x_pop.dot(2**np.arange(gene_SIZE*n*A_W_P/3)[::-1])

这段代码中使用了 `np.arange()` 函数生成一个数组,该函数的作用是返回一个有规律的一维数组。具体来说,`np.arange(start, stop, step)` 可以生成一个从 `start` 开始,以 `step` 为步长,不包括 `stop` 的一维数组。例如,`np.arange(0, np.pi/2, 0.1)` 会生成一个从 0 开始,以 0.1 为步长,不包括 $\pi/2$ 的一维数组。 接着,代码中用到了 `x_pop.dot()` 函数,该函数用于计算矩阵的点积(即矩阵乘法)。注意,这里的 `x_pop` 是一个二维矩阵,而 `2**np.arange(gene_SIZE*n*A_W_P/3)[::-1]` 则是一个一维数组。这里使用了 `[::-1]` 的切片方法对一维数组进行了翻转,即倒序排列。这一步的作用是,将一维数组从低位到高位按位赋值给二维矩阵中每个元素的二进制表示的最低位开始的连续段,从而实现一个十进制数到二进制数的转换。 最后,将矩阵点积的结果赋值给 `x`。该操作可以理解为用一维数组的二进制表示的最低位开始的连续段组成的整数,替换了原来一维数组的每个元素,并重新构成一个新的一维数组。 范例: ```python import numpy as np # 生成一个从0开始,以0.1为步长,不包括π/2的一维数组 x = np.arange(0, np.pi/2, 0.1) # 计算y的值 y = np.sin(x) # 定义一个函数F def F(x, y): return 21.5 + x * np.sin(4 * np.pi * x) + y * np.sin(20 * np.pi * y) # 定义 x_pop 和 gene_SIZE 等变量 x_pop = np.random.randint(0, 2, size=(4, 6)) gene_SIZE = 22 n = 3 A_W_P = 10 # 计算 x x = x_pop.dot(2**np.arange(gene_SIZE*n*A_W_P//3)[::-1]) print(x) ```

x_pop.dot函数

x_pop.dot函数是numpy库中的函数,用于进行矩阵的乘法运算。在这段代码中,x_pop是一个二进制编码的矩阵,表示种群中所有个体的x坐标编码。 dot函数将x_pop与一个形状为(DNA_SIZE,1)的幂次方数组相乘。这个幂次方数组是通过np.arange(DNA_SIZE)[::-1]生成的,它从0到DNA_SIZE-1构成一个递增的数组,并通过[::-1]进行倒序排列。 这样的乘法运算实际上是将二进制编码转换为对应的十进制数值。每个个体的x坐标编码通过与幂次方数组相乘,得到一个形状为(POP_SIZE,1)的矩阵,其中每个元素表示一个个体的x坐标数值。 需要注意的是,这段代码中的dot运算是基于矩阵乘法进行的,而不是逐元素相乘。

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import matplotlib.pyplot as plt import math import random import numpy as np pop_size = 50 # 种群数量 PC=0.6 # 交叉概率 PM=0.1 #变异概率 X_max=10 #最大值 X_min=0 #最小值 DNA_SIZE=10 #DNA长度与保留位数有关,2**10 当前保留3位小数点 N_GENERATIONS=100 """ 求解的目标表达式为: y = 10 * math.sin(5 * x) + 7 * math.cos(4 * x) x=[0,5] """ def aim(x):return 10*x#np.sin(5*x)+7*np.cos(4*x) def f1(pop): return pop.dot(2 ** np.arange(DNA_SIZE)[::-1]) *(X_max-X_min)/ float(2**DNA_SIZE-1) +X_min def f2(pred): return pred + 1e-3 - np.min(pred) def f3(pop, fitness): idx = np.random.choice(np.arange(pop_size), size=pop_size, replace=True,p=fitness/fitness.sum()) return pop[idx] def f4(parent, pop): if np.random.rand() < PC: i_ = np.random.randint(0, pop_size, size=1) cross_points = np.random.randint(0, 2, size=DNA_SIZE).astype(np.bool) parent[cross_points] = pop[i_, cross_points] return parent def f5(child,pm): for point in range(DNA_SIZE): if np.random.rand() < pm: child[point] = 1 if child[point] == 0 else 0 return child pop = np.random.randint(2, size=(pop_size, DNA_SIZE)) for i in range(N_GENERATIONS): #解码 X_value= ? #获取目标函数值 F_values = ? #获取适应值 fitness = ? if(i==0): max=np.max(F_values) max_DNA = pop[np.argmax(F_values), :] if(max<np.max(F_values)): max=np.max(F_values) max_DNA=pop[np.argmax(F_values), :] if (i % 10 == 0): print("Most fitted value and X: \n", np.max(F_values), decode(pop[np.argmax(F_values), :])) #选择 pop = ? pop_copy = pop.copy() #交叉 变异 for parent in pop: child = ? child = ? parent[:] = child print("目标函数最大值为:",max) print("其DNA值为:",max_DNA) print("其X值为:",decode(max_DNA))

请在不影响结果的条件下改变代码的样子:import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt x1len = 21 x2len = 18 LEN = x1len + x2len POPULATION_SIZE = 100 GENERATIONS = 251 CROSSOVER_RATE = 0.7 MUTATION_RATE = 0.3 pop = np.random.randint(0,2,size=(POPULATION_SIZE,LEN)) def BinToX(pop): x1 = pop[:,0:x1len] x2 = pop[:,x1len:] x1 = x1.dot(2**np.arange(x1len)[::-1]) x2 = x2.dot(2**np.arange(x2len)[::-1]) x1 = -2.9 + x1*(12 + 2.9)/(np.power(2,x1len)-1) x2 = 4.2 + x2*(5.7 - 4.2)/(np.power(2,x2len)-1) return x1,x2 def func(pop): x1,x2 = BinToX(pop) return 21.5 + x1*np.sin(4*np.pi*x1) + x2*np.sin(20*np.pi*x2) def fn(pop): return func(pop); def selection(pop, fitness): idx = np.random.choice(np.arange(pop.shape[0]), size=POPULATION_SIZE, replace=True, p=fitness/fitness.sum()) return pop[idx] def crossover(IdxP1,pop): if np.random.rand() < CROSSOVER_RATE: C = np.zeros((1,LEN)) IdxP2 = np.random.randint(0, POPULATION_SIZE) pt = np.random.randint(0, LEN) C[0,:pt] = pop[IdxP1,:pt] C[0,pt:] = pop[IdxP2, pt:] np.append(pop, C, axis=0) return def mutation(idx,pop): if np.random.rand() < MUTATION_RATE: mut_index = np.random.randint(0, LEN) pop[idx,mut_index] = 1- pop[idx,mut_index] return best_chrom = np.zeros(LEN) best_score = 0 fig = plt.figure() for generation in range(GENERATIONS): fitness = fn(pop) pop = selection(pop, fitness) if generation%50 == 0: ax = fig.add_subplot(2,3,generation//50 +1, projection='3d', title = "generation:"+str(generation)+" best="+str(np.max(fitness))) x1,x2 = BinToX(pop) z = func(pop) ax.scatter(x1,x2,z) for idx in range(POPULATION_SIZE): crossover(idx,pop) mutation(idx,pop) idx = np.argmax(fitness) if best_score < fitness[idx]: best_score = fitness[idx] best_chrom = pop[idx, :] plt.show() print('最优解:', best_chrom, '| best score: %.2f' % best_score)

好的,以下是代码的补全和生成遗传算法收敛曲线的图表: python import matplotlib.pyplot as plt import math import random import numpy as np pop_size = 50 # 种群数量 PC=0.6 # 交叉概率 PM=0.1 #变异概率 X_max=10 #最大值 X_min=0 #最小值 DNA_SIZE=10 #DNA长度与保留位数有关,2**10 当前保留3位小数点 N_GENERATIONS=100 """ 求解的目标表达式为: y = 10 * math.sin(5 * x) + 7 * math.cos(4 * x) x=[0,5] """ # 定义目标函数 def aim(x): return 10 * math.sin(5 * x) + 7 * math.cos(4 * x) # 解码DNA得到X值 def decode(pop): return pop.dot(2 ** np.arange(DNA_SIZE)[::-1]) *(X_max-X_min)/ float(2**DNA_SIZE-1) + X_min # 计算适应性评分 def get_fitness(X_value): return f2(aim(X_value)) # 自然选择(轮盘赌)获取下一代个体 def selection(pop, fitness): return f3(pop, fitness) # 交叉操作 def crossover(parent, pop): return f4(parent, pop) # 变异操作 def mutation(child, pm): return f5(child,pm) # 初始化种群 pop = np.random.randint(2, size=(pop_size, DNA_SIZE)) # 迭代 max_fitness_value = [] for i in range(N_GENERATIONS): #解码得到X值 X_value = np.array([decode(p) for p in pop]) #获取当前种群中每个体的目标函数值 F_values = get_fitness(X_value) #获取当前种群中每个体的适应值 fitness = F_values/np.sum(F_values) #选择下一代个体 pop = selection(pop, fitness) #复制当前种群 pop_copy = pop.copy() #交叉 变异 for parent in pop: child = crossover(parent, pop) child = mutation(child, PM) parent[:] = child #记录当前迭代中目标函数的最大值 max_fitness_value.append(np.max(F_values)) if (i % 10 == 0): print("Most fitted value and X: \n", np.max(F_values),

def __next_step(self, x, y): if not self.judge_colory: self.__history += 0 else: self.__history += 1 self.color = 1 if self.__history % 2 == 0 else 2 if self.start_ai_game: if self.ai_color == self.color: row,col = self.ai_stage(self.ai_game()[0],self.ai_game()[1]) else: col = round((x-self.__margin*2)/self.__cell_width) row = round((y-self.__margin*2)/self.__cell_width) stage_row = (y-self.__margin)-(self.__cell_width*row+self.__margin) stage_col = (x-self.__margin)-(self.__cell_width*col+self.__margin) if stage_col < stage_row: self.direct= 1 else: self.direct= 0 else: col = round((x - self.__margin * 2) / self.__cell_width) row = round((y - self.__margin * 2) / self.__cell_width) stage_row = (y - self.__margin) - (self.__cell_width * row + self.__margin) stage_col = (x - self.__margin) - (self.__cell_width * col + self.__margin) if stage_col < stage_row: self.direct = 1 else: self.direct= 0 if self.valide(row, col, self.direct): if self.__history % 4 == 0 or (self.__history + 2) % 4 == 0: self.__game_board.drew_turn(2) else: self.__game_board.drew_turn(1) self.add_logic(row, col, self.color) self.__game_board.draw_chess(row, col, self.color, self.direct) if self.judge_owner(row, col, self.color, self.direct): self.__game_board.drew_turn(self.judge_next(self.color)) for i in self.judge_owner(row, col, self.color, self.direct): x,y=self.draw_owner(i) self.__game_board.drew_owner(self.color, y, x) else: self.__game_board.drew_turn(self.color) self.judge_color(row, col, self.color, self.direct) print(self.logic_board_state) if 0 not in self.logic_board_owner: self.__game_board.pop_win(self.judge_winner())

(143,9)的DataFrame与(143.7)的DataFrame在做以下操作时import numpy as np def GM11(x0): # 灰色预测模型 x1 = np.cumsum(x0) z1 = (x1[:len(x1)-1] + x1[1:])/2.0 z1 = z1.reshape((len(z1),1)) B = np.append(-z1, np.ones_like(z1), axis=1) Y = x0[1:].reshape((len(x0)-1, 1)) [[a], [b]] = np.dot(np.dot(np.linalg.inv(np.dot(B.T, B)), B.T), Y) return (a, b) def GM11_predict(x0, a, b): # 预测函数 result = [] for i in range(1, 11): result.append((x0[0]-b/a)*(1-np.exp(a))*np.exp(-a*(i-1))) result.append((x0[0]-b/a)*(1-np.exp(a))*np.exp(-a*10)) return result # 计算灰色关联度 def Grey_Relation(x, y): x = np.array(x) y = np.array(y) x0 = x[0] y0 = y[0] x_model = GM11(x) y_model = GM11(y) x_predict = GM11_predict(x, *x_model) y_predict = GM11_predict(y, *y_model) delta_x = np.abs(x-x_predict)/np.abs(x).max() delta_y = np.abs(y-y_predict)/np.abs(y).max() grey_relation = 0.5*np.exp(-0.5*((delta_x-delta_y)**2).sum()) return grey_relation # 计算灰色关联度矩阵 def Grey_Relation_Matrix(data1, data2): matrix = [] for i in range(data1.shape[1]): row = [] for j in range(data2.shape[1]): x = data1.iloc[:, i].tolist() y = data2.iloc[:, j].tolist() grey_relation = Grey_Relation(x, y) row.append(grey_relation) matrix.append(row) return np.array(matrix) # 计算人口-经济的灰色关联度矩阵 relation_matrix = Grey_Relation_Matrix(pop_data, eco_data),发生了以下错误:operands could not be broadcast together with shapes (143,) (11,) ,请写出问题所在,并给出解决代码

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