人工智能适应度函数代码

时间: 2023-09-25 08:12:24 浏览: 46
适应度函数是根据个体的基因型计算其表现型的优劣程度,是遗传算法中重要的部分。以下是一个简单的适应度函数代码示例: ```python def fitness_function(individual): # 计算个体的适应度 fitness = 0 for gene in individual: fitness += gene return fitness ``` 在这个例子中,适应度被定义为个体基因型中所有基因值的总和。如果某个个体的基因型中的所有基因都是正整数,则它的适应度将越高。在实际应用中,适应度函数的定义应该根据具体问题进行设计。
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人工智能实验遗传算法C++ 代码 计算适应度

以下是一个简单的遗传算法实验的C++代码,包括计算适应度的函数: ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <cstdlib> #include <ctime> using namespace std; // 假设我们需要优化的函数为 f(x) = x^2,x∈[0,31] double fitness(int x) { return x * x; } // 随机生成初始种群 vector<int> generate_population(int size) { vector<int> population(size); for (int i = 0; i < size; i++) { population[i] = rand() % 32; // 生成0-31之间的随机整数 } return population; } // 选择操作,使用轮盘赌法进行选择 vector<int> selection(const vector<int>& population, int size) { vector<int> selected(size); double sum_fitness = 0; for (int i = 0; i < population.size(); i++) { sum_fitness += fitness(population[i]); } for (int i = 0; i < size; i++) { double r = (double)rand() / RAND_MAX * sum_fitness; double s = 0; for (int j = 0; j < population.size(); j++) { s += fitness(population[j]); if (s >= r) { selected[i] = population[j]; break; } } } return selected; } // 交叉操作,使用单点交叉 void crossover(vector<int>& population) { for (int i = 0; i < population.size() - 1; i += 2) { if (rand() / double(RAND_MAX) < 0.8) { // 80%的概率进行交叉 int pos = rand() % 5 + 1; // 生成一个1-5之间的随机整数,作为交叉点 int tmp = population[i] % (1 << pos); population[i] = (population[i] >> pos << pos) + (population[i + 1] % (1 << (5 - pos))); population[i + 1] = (population[i + 1] >> (5 - pos) << (5 - pos)) + tmp; } } } // 变异操作,使用位变异 void mutation(vector<int>& population) { for (int i = 0; i < population.size(); i++) { if (rand() / double(RAND_MAX) < 0.1) { // 10%的概率进行变异 int pos = rand() % 5; // 生成一个0-4之间的随机整数,作为变异位 population[i] ^= (1 << pos); // 将变异位取反 } } } // 遗传算法主函数 int genetic_algorithm(int size, int max_generation) { vector<int> population = generate_population(size); // 生成初始种群 int generation = 0; while (generation < max_generation) { vector<int> selected = selection(population, size / 2); // 选择 crossover(selected); // 交叉 mutation(selected); // 变异 population = selected; generation++; } int best = population[0]; double best_fitness = fitness(best); for (int i = 1; i < population.size(); i++) { double f = fitness(population[i]); if (f > best_fitness) { best_fitness = f; best = population[i]; } } return best; } int main() { srand(time(NULL)); int best = genetic_algorithm(100, 1000); cout << "最优解为:" << best << endl; cout << "最优解对应的函数值为:" << fitness(best) << endl; return 0; } ``` 在上述代码中,`fitness`函数用于计算适应度,`generate_population`函数用于随机生成初始种群,`selection`函数用于进行选择操作,`crossover`函数用于进行交叉操作,`mutation`函数用于进行变异操作,`genetic_algorithm`函数为遗传算法的主函数。在主函数中,先生成初始种群,然后进行若干代的选择、交叉、变异操作,最终得到最优解。

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以下是一个使用遗传算法解决八段码游戏的代码示例: ```python import random POP_SIZE = 100 GENE_SIZE = 8 MUTATION_RATE = 0.01 CROSSOVER_RATE = 0.9 MAX_GENERATION = 100 def generate_individual(): return [random.randint(0, 9) for _ in range(GENE_SIZE)] def generate_population(): return [generate_individual() for _ in range(POP_SIZE)] def calculate_fitness(individual, target): return sum([1 for i in range(GENE_SIZE) if individual[i] == target[i]]) def evaluate_population(population, target): fitnesses = [calculate_fitness(individual, target) for individual in population] max_fitness = max(fitnesses) best_individual = population[fitnesses.index(max_fitness)] return fitnesses, max_fitness, best_individual def select_parents(population, fitnesses): total_fitness = sum(fitnesses) probabilities = [fitness/total_fitness for fitness in fitnesses] parents = [] for i in range(2): r = random.random() cumulative_probability = 0 for j in range(POP_SIZE): cumulative_probability += probabilities[j] if r <= cumulative_probability: parents.append(population[j]) break return parents def crossover(parents): if random.random() < CROSSOVER_RATE: crossover_point = random.randint(1, GENE_SIZE - 1) child1 = parents[0][:crossover_point] + parents[1][crossover_point:] child2 = parents[1][:crossover_point] + parents[0][crossover_point:] return child1, child2 else: return parents def mutation(individual): if random.random() < MUTATION_RATE: mutation_point = random.randint(0, GENE_SIZE - 1) individual[mutation_point] = random.randint(0, 9) return individual def evolve_population(population, target): new_population = [] fitnesses, _, _ = evaluate_population(population, target) for _ in range(POP_SIZE): parents = select_parents(population, fitnesses) offspring = crossover(parents) offspring = [mutation(individual) for individual in offspring] new_population += offspring return new_population def solve(target): population = generate_population() for generation in range(MAX_GENERATION): fitnesses, max_fitness, best_individual = evaluate_population(population, target) if max_fitness == GENE_SIZE: return best_individual, generation population = evolve_population(population, target) return None, MAX_GENERATION if __name__ == '__main__': target = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] solution, generation = solve(target) if solution: print(f'Solution found in {generation} generations: {solution}') else: print('Solution not found') ``` 这个代码使用遗传算法来解决八段码游戏。在每一代中,它先使用 `evaluate_population` 函数计算每个个体的适应度,然后使用 `select_parents` 函数选择父代,使用 `crossover` 函数进行交叉操作,使用 `mutation` 函数进行变异操作,最后生成新的子代。这个过程重复多次,直到找到解或达到最大迭代次数。 需要注意的是,这个代码只是一个基本示例,实际使用时可能需要进行一些调整和优化,比如使用不同的遗传算法操作、调整参数等。

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