用遗传算法求解香蕉函数最小值的python代码

时间: 2023-09-10 09:07:31 浏览: 176
以下是使用遗传算法求解香蕉函数最小值的 Python 代码示例: ```python import random # 定义香蕉函数 def banana_function(x, y): return (1 - x)**2 + 100 * (y - x**2)**2 # 定义个体类 class Individual: def __init__(self, x, y): self.x = x self.y = y self.fitness = banana_function(x, y) # 定义遗传算法类 class GeneticAlgorithm: def __init__(self, population_size, mutation_rate, crossover_rate, elitism_rate, tournament_size): self.population_size = population_size self.mutation_rate = mutation_rate self.crossover_rate = crossover_rate self.elitism_rate = elitism_rate self.tournament_size = tournament_size # 初始化种群 def initialize_population(self): population = [] for i in range(self.population_size): x = random.uniform(-10, 10) y = random.uniform(-10, 10) individual = Individual(x, y) population.append(individual) return population # 选择操作 def selection(self, population): selected_population = [] for i in range(self.population_size): tournament = random.sample(population, self.tournament_size) winner = min(tournament, key=lambda x: x.fitness) selected_population.append(winner) return selected_population # 交叉操作 def crossover(self, population): offspring_population = [] for i in range(int(self.population_size * self.crossover_rate)): parent1, parent2 = random.sample(population, 2) offspring_x = (parent1.x + parent2.x) / 2 offspring_y = (parent1.y + parent2.y) / 2 offspring = Individual(offspring_x, offspring_y) offspring_population.append(offspring) return offspring_population # 变异操作 def mutation(self, population): mutated_population = [] for i in range(int(self.population_size * self.mutation_rate)): individual = random.choice(population) mutated_x = individual.x + random.uniform(-0.1, 0.1) mutated_y = individual.y + random.uniform(-0.1, 0.1) mutated_individual = Individual(mutated_x, mutated_y) mutated_population.append(mutated_individual) return mutated_population # 精英保留操作 def elitism(self, population): sorted_population = sorted(population, key=lambda x: x.fitness) elitism_size = int(self.population_size * self.elitism_rate) elitism_population = sorted_population[:elitism_size] return elitism_population # 进化操作 def evolve(self, population): selected_population = self.selection(population) offspring_population = self.crossover(selected_population) mutated_population = self.mutation(offspring_population) new_population = self.elitism(population) + selected_population + mutated_population return new_population # 求解函数最小值 def solve(self): population = self.initialize_population() best_individual = min(population, key=lambda x: x.fitness) for i in range(100): population = self.evolve(population) current_best_individual = min(population, key=lambda x: x.fitness) if current_best_individual.fitness < best_individual.fitness: best_individual = current_best_individual return best_individual.x, best_individual.y # 测试代码 if __name__ == '__main__': ga = GeneticAlgorithm(population_size=100, mutation_rate=0.2, crossover_rate=0.5, elitism_rate=0.1, tournament_size=5) x, y = ga.solve() print(f"The minimum value of the banana function is {banana_function(x, y)} at ({x}, {y})") ``` 在这个示例中,我们使用了一个包含 100 个个体的种群,进行了 100 次迭代,每次迭代使用了 5 轮锦标赛选择,以及 20% 的个体进行变异,50% 的个体进行交叉,和 10% 的精英保留策略。最后输出找到的香蕉函数最小值和对应的 $(x, y)$ 坐标。
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