禁忌遗传算法python实现

时间: 2023-11-18 13:55:45 浏览: 33
禁忌遗传算法是一种结合了禁忌搜索和遗传算法的优化算法。它通过遗传算法的交叉和变异操作来生成新的解,并通过禁忌搜索的方式来避免陷入局部最优解。下面是禁忌遗传算法的Python实现步骤: 1. 初始化种群:随机生成一定数量的初始解作为种群。 2. 评估适应度:对于每个个体,计算其适应度值。 3. 选择操作:根据适应度值选择一定数量的个体作为父代。 4. 交叉操作:对于选出的父代,进行交叉操作生成新的个体。 5. 变异操作:对于新生成的个体,进行变异操作。 6. 禁忌搜索:对于新生成的个体,进行禁忌搜索操作,避免陷入局部最优解。 7. 更新种群:将新生成的个体加入种群中。 8. 重复步骤2-7,直到达到预设的停止条件。 下面是一个简单的禁忌遗传算法的Python实现示例: ``` import random # 初始化种群 def init_population(pop_size, chrom_size): population = [] for i in range(pop_size): chromosome = [random.randint(0, 1) for j in range(chrom_size)] population.append(chromosome) return population # 计算适应度 def fitness(chromosome): return sum(chromosome) # 选择操作 def selection(population, fitness): parents = [] for i in range(len(population)): parent1 = random.choice(population) parent2 = random.choice(population) if fitness(parent1) > fitness(parent2): parents.append(parent1) else: parents.append(parent2) return parents # 交叉操作 def crossover(parents, pc): offspring = [] for i in range(0, len(parents), 2): parent1 = parents[i] parent2 = parents[i+1] if random.random() < pc: point = random.randint(1, len(parent1)-1) offspring1 = parent1[:point] + parent2[point:] offspring2 = parent2[:point] + parent1[point:] offspring.append(offspring1) offspring.append(offspring2) else: offspring.append(parent1) offspring.append(parent2) return offspring # 变异操作 def mutation(offspring, pm): for i in range(len(offspring)): for j in range(len(offspring[i])): if random.random() < pm: offspring[i][j] = 1 - offspring[i][j] return offspring # 禁忌搜索 def tabu_search(solution, tabu_list, max_tabu_size): best_solution = solution best_fitness = fitness(solution) for i in range(len(solution)): for j in range(i+1, len(solution)): if (i, j) not in tabu_list: new_solution = solution.copy() new_solution[i], new_solution[j] = new_solution[j], new_solution[i] new_fitness = fitness(new_solution) if new_fitness > best_fitness: best_solution = new_solution best_fitness = new_fitness tabu_list.append((i, j)) if len(tabu_list) > max_tabu_size: tabu_list.pop(0) return best_solution # 禁忌遗传算法 def tabu_genetic_algorithm(pop_size, chrom_size, max_iter, pc, pm, max_tabu_size): population = init_population(pop_size, chrom_size) for i in range(max_iter): fitness_values = [fitness(chromosome) for chromosome in population] parents = selection(population, fitness_values) offspring = crossover(parents, pc) offspring = mutation(offspring, pm) for j in range(len(offspring)): offspring[j] = tabu_search(offspring[j], [], max_tabu_size) population = parents + offspring best_chromosome = max(population, key=fitness) best_fitness = fitness(best_chromosome) return best_chromosome, best_fitness # 测试 chrom_size = 10 pop_size = 50 max_iter = 100 pc = 0.8 pm = 0.1 max_tabu_size = 10 best_chromosome, best_fitness = tabu_genetic_algorithm(pop_size, chrom_size, max_iter, pc, pm, max_tabu_size) print("Best solution:", best_chromosome) print("Best fitness:", best_fitness) ```

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