遗传算法详细完整代码

时间: 2024-09-07 11:02:29 浏览: 36
遗传算法是一种模拟自然选择和遗传学原理的搜索启发式算法,它通常用于解决优化和搜索问题。遗传算法的基本步骤包括初始化一个种群,然后通过选择、交叉(杂交)和变异操作对种群进行迭代,直到满足终止条件。下面是一个简化版的遗传算法的示例代码,用于解决一个简单的优化问题: ```python import random # 目标函数,计算个体的适应度 def fitness(individual): # 假设我们的目标是最大化个体中1的个数 return sum(individual) # 初始化种群 def init_population(ind_count, gene_count): return [[random.randint(0, 1) for _ in range(gene_count)] for _ in range(ind_count)] # 选择过程,这里采用轮盘赌选择 def select(population, fitnesses): total_fitness = sum(fitnesses) rel_fitness = [f/total_fitness for f in fitnesses] probs = [sum(rel_fitness[:i+1]) for i in range(len(rel_fitness))] new_population = [] for _ in range(len(population)): r = random.random() for (i, individual) in enumerate(population): if r <= probs[i]: new_population.append(individual) break return new_population # 交叉过程,这里采用单点交叉 def crossover(parent1, parent2): if random.random() < 0.5: crossover_point = random.randint(1, len(parent1) - 1) return parent1[:crossover_point] + parent2[crossover_point:], parent2[:crossover_point] + parent1[crossover_point:] else: return parent1, parent2 # 变异过程,这里以概率翻转基因 def mutate(individual, mutation_rate): for i in range(len(individual)): if random.random() < mutation_rate: individual[i] = 1 if individual[i] == 0 else 0 return individual # 遗传算法主函数 def genetic_algorithm(generations, gene_count, population_size, mutation_rate): population = init_population(population_size, gene_count) for generation in range(generations): new_population = [] fitnesses = [fitness(ind) for ind in population] for _ in range(population_size // 2): parent1, parent2 = select(population, fitnesses), select(population, fitnesses) offspring1, offspring2 = crossover(parent1, parent2) new_population.extend([mutate(offspring1, mutation_rate), mutate(offspring2, mutation_rate)]) population = new_population best_fitness = max(fitnesses) print(f"Generation {generation}: Best Fitness = {best_fitness}") return population # 参数设置 generations = 100 # 迭代代数 gene_count = 20 # 基因数量 population_size = 50 # 种群大小 mutation_rate = 0.01 # 变异率 # 运行遗传算法 best_individual = genetic_algorithm(generations, gene_count, population_size, mutation_rate)[-1] print(f"Best Individual: {best_individual}") ``` 这个代码展示了一个简单的遗传算法的实现过程,其中包含了适应度函数、初始化种群、选择、交叉和变异的函数,以及主函数`genetic_algorithm`控制遗传算法的整体流程。这个例子中,目标函数是以最大化种群中个体包含1的数量。

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