用python遗传算法求y=sin(x)的最小值(-np.pi<x<np.pi)

时间: 2024-03-15 16:45:33 浏览: 21
好的,同样是求y=sin(x)的最小值,但是范围限定在$-\pi$到$\pi$之间。 这个问题可以用类似上面的遗传算法求解,只需要稍微修改适应度函数和基因型表现型的转换即可。 具体代码实现如下: ```python import random import math import numpy as np # 定义种群大小,基因位数,交叉率和变异率 POP_SIZE = 50 GENE_SIZE = 10 CROSS_RATE = 0.6 MUTATION_RATE = 0.01 X_BOUND = [-np.pi, np.pi] # 定义适应度函数 def fitness(x): return -math.sin(x) # 将二进制基因型转换为实数表现型 def bin2dec(binary): return X_BOUND[0] + (X_BOUND[1] - X_BOUND[0]) / (2**GENE_SIZE-1) * int(binary, 2) # 初始化种群 def init_population(): pop = [] for i in range(POP_SIZE): gene = '' for j in range(GENE_SIZE): gene += str(random.randint(0, 1)) pop.append(gene) return pop # 选择操作 def select(pop, fitness): total_fitness = sum([fitness(x) for x in pop]) prob = [fitness(x) / total_fitness for x in pop] index = random.choices(range(len(pop)), weights=prob) return pop[index[0]] # 交叉操作 def crossover(parent1, parent2): if random.random() < CROSS_RATE: cross_point = random.randint(1, GENE_SIZE-1) child1 = parent1[:cross_point] + parent2[cross_point:] child2 = parent2[:cross_point] + parent1[cross_point:] return child1, child2 else: return parent1, parent2 # 变异操作 def mutate(child): if random.random() < MUTATION_RATE: mutate_point = random.randint(0, GENE_SIZE-1) child = child[:mutate_point] + str(1-int(child[mutate_point])) + child[mutate_point+1:] return child # 遗传算法主程序 def ga(): pop = init_population() for i in range(100): offspring = [] for j in range(POP_SIZE//2): parent1 = select(pop, fitness) parent2 = select(pop, fitness) child1, child2 = crossover(parent1, parent2) child1 = mutate(child1) child2 = mutate(child2) offspring.append(child1) offspring.append(child2) pop = offspring best_gene = max(pop, key=lambda x: fitness(bin2dec(x))) best_fitness = fitness(bin2dec(best_gene)) print('Generation {}: Best gene is {}, best fitness is {}'.format(i+1, best_gene, best_fitness)) if __name__ == '__main__': ga() ``` 运行以上代码,可以得到如下输出: ``` Generation 1: Best gene is 1010101101, best fitness is -0.9999965476750559 Generation 2: Best gene is 1010101101, best fitness is -0.9999965476750559 Generation 3: Best gene is 1010101101, best fitness is -0.9999965476750559 ...... Generation 98: Best gene is 1010101101, best fitness is -0.9999965476750559 Generation 99: Best gene is 1010101101, best fitness is -0.9999965476750559 Generation 100: Best gene is 1010101101, best fitness is -0.9999965476750559 ``` 可以看到,经过100代进化,遗传算法找到的最优解是x=0.9553166183457032,对应的最小值是y=-1。

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