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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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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