Python实现nsag-2代码

时间: 2023-06-11 20:06:28 浏览: 75
NSGA-2(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm 2)是一种多目标优化算法,可以用于解决具有多个目标函数的优化问题。下面是一个使用Python实现NSGA-2算法的示例代码: ```python import random # 定义目标函数 def obj_func(x): f1 = x[0]**2 + x[1]**2 f2 = (x[0]-1)**2 + x[1]**2 return [f1, f2] # 定义个体类 class Individual: def __init__(self, x): self.x = x self.fitness = None self.rank = None self.crowding_distance = None # 定义NSGA-2算法 def nsga2(population, n_parents): # 计算每个个体的适应度值 for individual in population: individual.fitness = obj_func(individual.x) # 计算每个个体的支配集和被支配数 for individual1 in population: individual1.dominated_set = [] individual1.n_dominated = 0 for individual2 in population: if individual1.fitness != individual2.fitness: if dominates(individual1.fitness, individual2.fitness): individual1.dominated_set.append(individual2) elif dominates(individual2.fitness, individual1.fitness): individual1.n_dominated += 1 # 计算每个个体的排名和拥挤距离 fronts = [[]] for individual in population: if individual.n_dominated == 0: individual.rank = 0 fronts[0].append(individual) i = 0 while len(fronts[i]) > 0: next_front = [] for individual1 in fronts[i]: for individual2 in individual1.dominated_set: individual2.n_dominated -= 1 if individual2.n_dominated == 0: individual2.rank = i+1 next_front.append(individual2) i += 1 fronts.append(next_front) for front in fronts[:-1]: for individual in front: individual.crowding_distance = 0 for obj in range(2): front = sorted(front, key=lambda individual: individual.fitness[obj]) front[0].crowding_distance = float('inf') front[-1].crowding_distance = float('inf') for i in range(1, len(front)-1): front[i].crowding_distance += front[i+1].fitness[obj] - front[i-1].fitness[obj] # 选择父代个体 parents = [] for i in range(n_parents): front = random.choice(fronts[:-1]) parent = random.choice(front) parents.append(parent) # 交叉和变异 offspring = [] for i in range(n_parents): parent1 = parents[i] parent2 = parents[(i+1) % n_parents] child = Individual([0, 0]) for j in range(2): if random.random() < 0.5: child.x[j] = parent1.x[j] else: child.x[j] = parent2.x[j] if random.random() < 0.1: child.x[0] += random.gauss(0, 0.1) if random.random() < 0.1: child.x[1] += random.gauss(0, 0.1) offspring.append(child) # 合并父代和子代个体 population.extend(parents) population.extend(offspring) # 保留前N个个体 population = sorted(population, key=lambda individual: individual.rank) population = population[:n_parents] return population # 判断a是否支配b def dominates(a, b): return all(x1 <= x2 for x1, x2 in zip(a, b)) and any(x1 < x2 for x1, x2 in zip(a, b)) # 初始化种群 population = [] for i in range(100): x = [random.uniform(-5, 5), random.uniform(-5, 5)] individual = Individual(x) population.append(individual) # 迭代100次 for i in range(100): population = nsga2(population, 100) # 输出结果 for individual in population: print(individual.fitness) ``` 该示例代码实现了一个简单的二维优化问题,可以将其扩展到更多维度的问题。

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