用matlab遗传算法做一个逃出盒子的案例,要有一个20*10的网格,有起点终点。
时间: 2024-03-04 08:48:41 浏览: 53
【路径规划-TSP问题】基于遗传算法求解多旅行商问题同一起点和终点付matlab代码.zip
好的,我可以为您提供一些思路和参考代码。
首先,我们需要定义适应度函数,以便遗传算法可以优化我们的解决方案。在这个案例中,我们希望通过遗传算法找到一个从起点到终点的路径,使得路径长度最短。
因此,我们可以将适应度函数定义为路径长度的倒数,这样可以让遗传算法优化路径长度最小化。
下面是一个可能的适应度函数的示例代码:
```matlab
function fitness = fitnessFunction(chromosome)
% chromosome 表示一个解决方案,即从起点到终点的路径
% fitness 为适应度值,即路径长度的倒数
% 将 chromosome 转换成坐标形式
path = decodeChromosome(chromosome);
% 计算路径长度
len = getPathLength(path);
% 计算适应度值,路径长度的倒数
fitness = 1 / len;
end
```
接下来,我们需要定义遗传算法的参数,如群体大小、迭代次数、交叉概率、变异概率等。
```matlab
populationSize = 100; % 群体大小
maxIterations = 100; % 最大迭代次数
crossoverProb = 0.7; % 交叉概率
mutationProb = 0.05; % 变异概率
```
我们还需要定义遗传算法中使用的操作函数,包括选择、交叉和变异。这里我们使用标准的遗传算法操作函数:
```matlab
selectionFcn = @selectionroulette;
crossoverFcn = @crossoversinglepoint;
mutationFcn = @mutationuniform;
```
接下来,我们需要定义种群的初始状态。我们可以使用随机的方式生成一些解决方案,并将它们组成初始种群。
```matlab
% 生成随机的初始种群
initialPopulation = zeros(populationSize, 200);
for i = 1:populationSize
% 生成一个随机的解决方案
chromosome = generateRandomChromosome();
% 将解决方案转换成一个行向量
row = chromosome(:)';
% 将行向量添加到初始种群矩阵中
initialPopulation(i, :) = row;
end
```
最后,我们可以调用 Matlab 自带的遗传算法函数 `ga` 来执行遗传算法,并得到最优解。
```matlab
% 调用遗传算法函数
options = optimoptions('ga', 'MaxGenerations', maxIterations, 'CrossoverFraction', crossoverProb, 'MutationFcn', mutationFcn, 'SelectionFcn', selectionFcn);
[bestPath, bestFitness] = ga(@fitnessFunction, 200, [], [], [], [], [], [], [], options);
```
在 `ga` 函数中,我们将适应度函数 `fitnessFunction` 作为第一个参数传递进去,将种群大小设置为 200,并将遗传算法参数以及操作函数传递进去。
最后,我们得到的最优解是一个从起点到终点的路径 `bestPath`,以及对应的适应度值 `bestFitness`。
完整的代码示例可以参考下面的代码:
```matlab
% 生成随机的初始种群
function chromosome = generateRandomChromosome()
chromosome = randi([1 4], 10, 20);
end
% 将 chromosome 转换成坐标形式
function path = decodeChromosome(chromosome)
[x, y] = find(chromosome == 4);
start = [x(1) y(1)];
[x, y] = find(chromosome == 3);
target = [x(1) y(1)];
path = start;
for i = 1:length(chromosome)
move = [0 0];
if chromosome(i) == 1 % 上
move = [-1 0];
elseif chromosome(i) == 2 % 下
move = [1 0];
elseif chromosome(i) == 3 % 左
move = [0 -1];
elseif chromosome(i) == 4 % 右
move = [0 1];
end
newPos = path(end,:) + move;
if all(newPos >= 1 & newPos <= [10 20])
path = [path; newPos];
end
if isequal(path(end,:), target)
break;
end
end
end
% 计算路径长度
function len = getPathLength(path)
len = 0;
for i = 2:length(path)
len = len + norm(path(i,:) - path(i-1,:));
end
end
% 主函数
function main()
% 遗传算法参数
populationSize = 100; % 群体大小
maxIterations = 100; % 最大迭代次数
crossoverProb = 0.7; % 交叉概率
mutationProb = 0.05; % 变异概率
% 遗传算法操作函数
selectionFcn = @selectionroulette;
crossoverFcn = @crossoversinglepoint;
mutationFcn = @mutationuniform;
% 生成随机的初始种群
initialPopulation = zeros(populationSize, 200);
for i = 1:populationSize
chromosome = generateRandomChromosome();
row = chromosome(:)';
initialPopulation(i, :) = row;
end
% 调用遗传算法函数
options = optimoptions('ga', 'MaxGenerations', maxIterations, 'CrossoverFraction', crossoverProb, 'MutationFcn', mutationFcn, 'SelectionFcn', selectionFcn);
[bestPath, bestFitness] = ga(@fitnessFunction, 200, [], [], [], [], [], [], [], options);
% 输出结果
disp('Best path:');
disp(bestPath);
disp('Best fitness:');
disp(bestFitness);
end
```
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