遗传算法求最大值 人工智能 c++

时间: 2023-07-19 10:22:00 浏览: 114
以下是一个使用C++实现的简单遗传算法求解函数最大值的示例代码: ```cpp #include <iostream> #include <cmath> #include <vector> #include <cstdlib> #include <ctime> using namespace std; // 定义适应度函数f(x)为x*sin(10*pi*x)+2.0 double fitness(double x) { return x*sin(10.0*M_PI*x) + 2.0; } // 定义个体结构体,包括个体基因和适应度 struct Individual { vector<double> genes; double fitness; }; // 定义遗传算法参数 const int POPULATION_SIZE = 100; // 种群大小 const int NUM_GENES = 10; // 基因数 const double CROSSOVER_RATE = 0.8; // 交叉概率 const double MUTATION_RATE = 0.1; // 变异概率 const int MAX_GENERATIONS = 1000; // 最大迭代次数 // 初始化种群 void initializePopulation(vector<Individual>& population) { for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { Individual individual; for (int j = 0; j < NUM_GENES; j++) { individual.genes.push_back((double)rand() / RAND_MAX); } individual.fitness = fitness(individual.genes[0]); population.push_back(individual); } } // 选择操作,采用轮盘赌选择方法 Individual select(vector<Individual>& population) { double sumFitness = 0.0; for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { sumFitness += population[i].fitness; } double randFitness = (double)rand() / RAND_MAX * sumFitness; double curFitness = 0.0; for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { curFitness += population[i].fitness; if (curFitness >= randFitness) { return population[i]; } } } // 交叉操作,采用单点交叉方法 Individual crossover(Individual parent1, Individual parent2) { Individual child; int crossoverPoint = rand() % NUM_GENES; for (int i = 0; i < crossoverPoint; i++) { child.genes.push_back(parent1.genes[i]); } for (int i = crossoverPoint; i < NUM_GENES; i++) { child.genes.push_back(parent2.genes[i]); } child.fitness = fitness(child.genes[0]); return child; } // 变异操作,采用高斯变异方法 Individual mutate(Individual individual) { for (int i = 0; i < NUM_GENES; i++) { if ((double)rand() / RAND_MAX < MUTATION_RATE) { double delta = (double)rand() / RAND_MAX - 0.5; individual.genes[i] += delta; if (individual.genes[i] < 0.0) { individual.genes[i] = 0.0; } if (individual.genes[i] > 1.0) { individual.genes[i] = 1.0; } } } individual.fitness = fitness(individual.genes[0]); return individual; } // 迭代遗传算法 void geneticAlgorithm() { vector<Individual> population; initializePopulation(population); int generation = 0; while (generation < MAX_GENERATIONS) { vector<Individual> newPopulation; for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { // 选择操作 Individual parent1 = select(population); Individual parent2 = select(population); // 交叉操作 if ((double)rand() / RAND_MAX < CROSSOVER_RATE) { Individual child = crossover(parent1, parent2); // 变异操作 child = mutate(child); newPopulation.push_back(child); } else { newPopulation.push_back(parent1); } } population = newPopulation; generation++; } // 输出最优解 double maxFitness = -numeric_limits<double>::max(); vector<double> maxGenes; for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { if (population[i].fitness > maxFitness) { maxFitness = population[i].fitness; maxGenes = population[i].genes; } } cout << "Max fitness: " << maxFitness << endl; cout << "Max genes: "; for (int i = 0; i < NUM_GENES; i++) { cout << maxGenes[i] << " "; } cout << endl; } int main() { srand(time(NULL)); geneticAlgorithm(); return 0; } ``` 在上述代码中,适应度函数f(x)为x*sin(10*pi*x)+2.0,个体采用实数编码,种群大小为100,基因数为10,交叉概率为0.8,变异概率为0.1,最大迭代次数为1000。初始化种群时,采用随机生成的方式,每个基因的值为[0,1]之间的随机数。选择操作采用轮盘赌选择方法,交叉操作采用单点交叉方法,变异操作采用高斯变异方法。在迭代过程中,每次选择两个父代个体进行交叉操作,如果发生交叉,则进行变异操作,生成一个新的子代个体。最终输出种群中适应度最高的个体作为最优解。
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