遗传算法计划生产计划排序java

时间: 2023-06-29 08:03:12 浏览: 53
遗传算法是一种启发式优化算法,可以用于解决排列问题,例如计划生产计划排序。下面是一个简单的遗传算法实现计划生产计划排序的Java代码: ```java import java.util.Arrays; import java.util.Random; public class GeneticAlgorithm { private static final int POPULATION_SIZE = 100; private static final double MUTATION_RATE = 0.1; private static final double CROSSOVER_RATE = 0.9; private static final int TOURNAMENT_SIZE = 5; private static final int ELITISM_COUNT = 1; private static final int[][] productionPlan = {{1, 2, 3, 4, 5}, {2, 1, 4, 5, 3}, {3, 5, 2, 1, 4}, {4, 3, 5, 2, 1}, {5, 4, 1, 3, 2}}; private static final int[] demands = {20, 30, 15, 25, 10}; private static final Random random = new Random(); private static int[][] generateInitialPopulation() { int[][] population = new int[POPULATION_SIZE][5]; for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { population[i] = generateRandomChromosome(); } return population; } private static int[] generateRandomChromosome() { int[] chromosome = {1, 2, 3, 4, 5}; for (int i = 0; i < chromosome.length; i++) { int j = random.nextInt(chromosome.length); int temp = chromosome[i]; chromosome[i] = chromosome[j]; chromosome[j] = temp; } return chromosome; } private static int[][] selectParents(int[][] population) { int[][] parents = new int[2][]; for (int i = 0; i < 2; i++) { int[] tournament = new int[TOURNAMENT_SIZE]; for (int j = 0; j < TOURNAMENT_SIZE; j++) { tournament[j] = random.nextInt(POPULATION_SIZE); } int best = tournament[0]; for (int j = 1; j < TOURNAMENT_SIZE; j++) { if (fitness(population[tournament[j]]) > fitness(population[best])) { best = tournament[j]; } } parents[i] = population[best]; } return parents; } private static int[] crossover(int[] parent1, int[] parent2) { int[] child = new int[parent1.length]; int startPos = random.nextInt(parent1.length); int endPos = random.nextInt(parent1.length); if (startPos > endPos) { int temp = startPos; startPos = endPos; endPos = temp; } for (int i = startPos; i <= endPos; i++) { child[i] = parent1[i]; } int j = 0; for (int i = 0; i < parent2.length; i++) { if (!contains(child, parent2[i])) { while (child[j] != 0) { j++; } child[j++] = parent2[i]; } } return child; } private static boolean contains(int[] array, int value) { for (int i = 0; i < array.length; i++) { if (array[i] == value) { return true; } } return false; } private static void mutate(int[] chromosome) { for (int i = 0; i < chromosome.length; i++) { if (random.nextDouble() < MUTATION_RATE) { int j = random.nextInt(chromosome.length); int temp = chromosome[i]; chromosome[i] = chromosome[j]; chromosome[j] = temp; } } } private static int fitness(int[] chromosome) { int[] production = new int[5]; for (int i = 0; i < chromosome.length; i++) { for (int j = 0; j < 5; j++) { production[j] += productionPlan[chromosome[i] - 1][j]; } } int fitness = 0; for (int i = 0; i < 5; i++) { fitness += Math.min(production[i], demands[i]); } return fitness; } private static int[][] sortPopulation(int[][] population) { Arrays.sort(population, (chromosome1, chromosome2) -> fitness(chromosome2) - fitness(chromosome1)); return population; } private static int[][] nextGeneration(int[][] population) { int[][] newPopulation = new int[POPULATION_SIZE][5]; for (int i = 0; i < ELITISM_COUNT; i++) { newPopulation[i] = population[i]; } for (int i = ELITISM_COUNT; i < POPULATION_SIZE; i++) { int[][] parents = selectParents(population); int[] child = crossover(parents[0], parents[1]); mutate(child); newPopulation[i] = child; } return newPopulation; } public static void main(String[] args) { int[][] population = generateInitialPopulation(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { population = nextGeneration(population); population = sortPopulation(population); System.out.println("Generation: " + i + ", Best fitness: " + fitness(population[0])); } System.out.println("Best production plan: " + Arrays.toString(population[0])); } } ``` 在这个代码中,我们首先定义了一些常量,包括种群大小、突变率、交叉率、锦标赛大小和精英计数。然后我们定义了一个二维数组productionPlan表示每个工厂生产每种产品的数量,以及一个一维数组demands表示每种产品的需求量。 generateInitialPopulation方法用于生成初始种群,其中每个染色体是一个长度为5的排列。 selectParents方法使用锦标赛选择算法来选择两个父母,即从种群中随机选择TOURNAMENT_SIZE个个体,然后选择其中适应度最高的个体作为父母。 crossover方法实现单点交叉,即随机选择一个起始位置和一个结束位置,将第一个父母的这段子串复制到子代中,然后将第二个父母中未被复制的基因按照原来的顺序填充到子代中。 mutate方法实现基因突变,即对每个基因以MUTATION_RATE的概率进行交换。 fitness方法计算染色体的适应度,即根据每个工厂生产的产品数量计算满足需求的产品数量之和。 sortPopulation方法按照适应度从高到低对种群进行排序。 nextGeneration方法生成下一代种群,包括精英计数个最适应的染色体和其余染色体通过交叉和突变生成。 最后,在main方法中运行遗传算法,迭代1000代,并输出每一代的最适应染色体的适应度和最佳方案。

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