Python完成工程成本、工期与安全性多目标优化

Python可以使用多种优化算法来解决工程成本、工期与安全性多目标优化问题，例如遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。以下是一个简单的使用遗传算法解决该问题的示例：

1. 定义目标函数

首先，需要定义一个目标函数，用于计算每个解的成本、工期和安全性指标。假设输入参数为一个长度为n的向量x，表示n个任务的完成时间，那么可以定义如下的目标函数：

def objective(x):
    cost = ... # 计算成本
    duration = ... # 计算工期
    safety = ... # 计算安全性指标
    return cost, duration, safety

2. 定义遗传算法

接下来，需要定义一个遗传算法，用于优化目标函数。遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法，通过模拟自然选择、交叉和变异等过程来搜索最优解。以下是一个简单的遗传算法实现：

import random

def genetic_algorithm(objective, n, pop_size, max_iter):
    # 初始化种群
    population = []
    for i in range(pop_size):
        x = [random.random() for j in range(n)]
        population.append(x)

    # 进化过程
    for iter in range(max_iter):
        # 计算适应度
        fitness = [objective(x) for x in population]

        # 选择操作
        parents = []
        for i in range(pop_size):
            # 轮盘赌选择
            idx1 = random.randint(0, pop_size-1)
            idx2 = random.randint(0, pop_size-1)
            parent1 = population[idx1]
            parent2 = population[idx2]
            if fitness[idx1] < fitness[idx2]:
                parents.append(parent1)
            else:
                parents.append(parent2)

        # 交叉操作
        offspring = []
        for i in range(pop_size):
            idx1 = random.randint(0, pop_size-1)
            idx2 = random.randint(0, pop_size-1)
            parent1 = parents[idx1]
            parent2 = parents[idx2]
            child = []
            for j in range(n):
                if random.random() < 0.5:
                    child.append(parent1[j])
                else:
                    child.append(parent2[j])
            offspring.append(child)

        # 变异操作
        for i in range(pop_size):
            for j in range(n):
                if random.random() < 0.1:
                    offspring[i][j] = random.random()

        # 更新种群
        population = offspring

    # 返回最优解
    best_fitness = float('inf')
    best_x = None
    for x in population:
        fitness = objective(x)
        if fitness < best_fitness:
            best_fitness = fitness
            best_x = x
    return best_x

3. 调用遗传算法

最后，可以使用定义好的目标函数和遗传算法来求解工程成本、工期和安全性多目标优化问题。例如，假设有10个任务需要完成，可以使用以下代码来调用遗传算法：

n = 10
pop_size = 100
max_iter = 1000
best_x = genetic_algorithm(objective, n, pop_size, max_iter)
best_cost, best_duration, best_safety = objective(best_x)
print("Best solution: cost = %.2f, duration = %.2f, safety = %.2f" % (best_cost, best_duration, best_safety))

这样就可以得到一个近似最优的解，其中cost表示成本，duration表示工期，safety表示安全性指标。