用遗传算法求解下面的非线性优化问题 min f(x) = ex1(4x' + 2x + 4xx2 + 2x2 + 1)

时间: 2023-11-19 17:04:04 浏览: 65
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安全栅KFD2-CD-EX1资料

首先,我们需要将目标函数进行变换,以便于使用遗传算法进行求解。将 $f(x)$ 取对数,得到: $$\ln f(x) = x_1 + \ln(4x' + 2x + 4x^2x_2 + 2x^2 + 1)$$ 接下来,我们需要确定变量的编码方式。由于变量 $x$ 是实数,我们可以使用浮点数编码。假设我们使用 $n$ 个二进制位来表示每个浮点数,则一个浮点数可以表示的范围为 $[0, 2^n-1]$,我们需要将其映射到实数域上。假设实数 $x$ 的取值范围为 $[x_{\min}, x_{\max}]$,则映射公式为: $$x = x_{\min} + \frac{x_{\max} - x_{\min}}{2^n-1} \times \texttt{binary}(x)$$ 其中,$\texttt{binary}(x)$ 表示将实数 $x$ 转化为二进制编码。在本问题中,我们可以将每个变量 $x_i$ 编码成一个长度为 $n$ 的二进制串。 接下来,我们需要确定遗传算法的参数。常用的参数包括种群大小、交叉概率、变异概率、遗传代数等,这些参数的选择需要根据具体问题进行调整。在本问题中,我们可以选择种群大小为 $100$,交叉概率为 $0.9$,变异概率为 $0.1$,遗传代数为 $100$。 最后,我们可以使用遗传算法来求解目标函数的最小值。具体步骤如下: 1. 初始化种群:随机生成 $100$ 个长度为 $n$ 的二进制串,作为初始种群。 2. 评估适应度:将每个二进制串解码成实数向量,计算目标函数值并评估适应度。 3. 选择操作:使用轮盘赌选择算子,从种群中选择两个个体进行交叉和变异操作。 4. 交叉操作:使用单点交叉算子,对两个个体进行交叉操作,生成两个新个体。 5. 变异操作:对两个新个体进行变异操作,生成两个变异后的个体。 6. 评估适应度:将新个体和变异后的个体解码成实数向量,计算目标函数值并评估适应度。 7. 选择操作:使用精英保留策略,从当前种群和新个体中选择适应度最好的 $100$ 个个体作为下一代种群。 8. 终止条件:重复执行第 3 至 7 步,直到达到设定的遗传代数或者满足其他终止条件。 最终,遗传算法将返回找到的最小值和对应的最优解。
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#include <regx51.h> typedef unsigned char u8; typedef unsigned int u16; sbit led=P2^0; sbit MZ=P2^1; sbit S1=P3^0; sbit S2=P3^1; sbit S3=P3^2; void SJ(); void TIMER0(); void LEDS(); void JS(); void TS(); void NS(); void delay(u16 i); bit nao; u8 a=0; u8 shu[]={0,0,0,0,0,0}; u8 ms,s,m,o,no,nm; //1 void delay(u16 i) { while(i--); } //2 void TIME() { TMOD=0x01; EX0=1; IT0=1; PX0=1; EX1=1; IT1=0; TH0=0xd8; TL0=0xf0; ET0=1; EA=1; TR0=1; } //3 void LEDS() { u8 d,b,c,i; u8 shuma[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6b,0x7b,0x07,0x7f,0x6f}; switch(i) { case(0): P2_2=0; P2_3=0;P2_4=0; case(1): P2_2=1 ;P2_3=0;P2_4=0; case(2): P2_2=0; P2_3=1;P2_4=0; case(3): P2_2=1 ;P2_3=1;P2_4=0; case(4): P2_2=0; P2_3=0;P2_4=1; case(5): P2_2=1; P2_3=0;P2_4=1; case(6): P2_2=0; P2_3=1;P2_4=1; case(7): P2_2=1 ;P2_3=1;P2_4=1;break; } for(d=0;d<6;d++) { P1=0x00; b=shu[d]; P1=shuma[b]; for(c=0;c<100;c++); } } //4 void JS() { if(no==o&&nm==m&&s>=0&&s<15&&nao==1) { MZ=1; delay(500); MZ=0; delay(500); } } //5 void TS() { IT0=0; EX1=0; EX0=0; delay(10); while(S1); { if(S2==0) delay(10); if(S2==0) no++; while(!S2); } if(no>=24) no=0; if(S3==0) { delay(10); if(S3==0) nm++; while(!S3); } if(nm>=60) nm=0; shu[5]=0; shu[4]=0; shu[3]=nm%10; shu[2]=nm/10; shu[1]=no%10; shu[0]=no/10; LEDS(); IT0=1; EX1=1; EX0=1; nao=1; } //6 void NS() { if(S1==0) { delay(100); if(S1==0) { a++; if(a>=2) a=0; while(!S1); switch(a) { case(0):nao=~nao;break; case(1):TS();break; } } }while(!S1); } //7 void SJ() { shu[5]=s%10; shu[4]=s/10; shu[3]=m%10; shu[2]=m/10; shu[1]=o%10; shu[0]=o/10; LEDS(); } //8 void TIME0() interrupt 1 { TH0=0xd8; TL0=0xf0; ms++; if(ms>=100) { ms=0; ms++; if(s>=60) { s=0; m++; if(m>=60) { m=0; o++; if(o>=24) { o=0; } } } } } //9 void int0() interrupt 0 { delay(10); o++; if(o>=24) o=0; } //10 void int1() interrupt 2 { m++; if(m==60) m=0; while(!S3); } //11 void main() { TIMER0(); while(1) { if(nao==1) led=0; else led=1; SJ(); NS(); JS(); } }

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