通过遗传算法求函数f(x) = x sin(10πx) + 2.0, x∈[-1,2]的最大值使用c++

时间: 2023-10-07 18:14:14 浏览: 119
好的,我来为您解答该问题。 遗传算法是一种基于自然选择和遗传学原理的搜索算法,在求解优化问题的时候非常有效。下面是使用C++实现遗传算法求解函数f(x) = x sin(10πx) + 2.0, x∈[-1,2]的最大值的代码示例: ```c++ #include <bits/stdc++.h> using namespace std; const int POPULATION_SIZE = 100; // 种群大小 const int CHROMOSOME_LENGTH = 20; // 染色体长度 const int MAX_GENERATION = 1000; // 最大迭代次数 const double MUTATION_RATE = 0.01; // 变异率 const double CROSSOVER_RATE = 0.8; // 交叉率 // 定义个体结构体 struct Individual { bitset<CHROMOSOME_LENGTH> chromosome; double fitness; }; // 计算个体适应度函数 double calcFitness(Individual& ind) { double x = ind.chromosome.to_ulong() / pow(2, CHROMOSOME_LENGTH) * 3 - 1; // 将二进制转换成实数 return x * sin(10 * M_PI * x) + 2.0; } // 初始化种群 vector<Individual> initPopulation() { vector<Individual> population(POPULATION_SIZE); for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { population[i].chromosome = bitset<CHROMOSOME_LENGTH>(rand() % (1 << CHROMOSOME_LENGTH)); population[i].fitness = calcFitness(population[i]); } return population; } // 选择操作 vector<Individual> selection(vector<Individual>& population) { vector<Individual> selectedPopulation(POPULATION_SIZE); double sumFitness = 0; for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { sumFitness += population[i].fitness; } for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { double randFitness = (double)rand() / RAND_MAX * sumFitness; double tmpFitness = 0; for (int j = 0; j < POPULATION_SIZE; j++) { tmpFitness += population[j].fitness; if (tmpFitness >= randFitness) { selectedPopulation[i] = population[j]; break; } } } return selectedPopulation; } // 交叉操作 void crossover(vector<Individual>& population) { for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i += 2) { if ((double)rand() / RAND_MAX < CROSSOVER_RATE) { int pos = rand() % CHROMOSOME_LENGTH; bitset<CHROMOSOME_LENGTH> tmp = population[i].chromosome; population[i].chromosome |= (population[i + 1].chromosome >> pos); population[i + 1].chromosome |= (tmp >> pos); } } } // 变异操作 void mutation(vector<Individual>& population) { for (int i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { if ((double)rand() / RAND_MAX < MUTATION_RATE) { int pos = rand() % CHROMOSOME_LENGTH; population[i].chromosome.flip(pos); } } } // 获取最优个体 Individual getBestIndividual(vector<Individual>& population) { int bestIndex = 0; for (int i = 1; i < POPULATION_SIZE; i++) { if (population[i].fitness > population[bestIndex].fitness) { bestIndex = i; } } return population[bestIndex]; } int main() { srand(time(NULL)); vector<Individual> population = initPopulation(); for (int i = 0; i < MAX_GENERATION; i++) { vector<Individual> selectedPopulation = selection(population); crossover(selectedPopulation); mutation(selectedPopulation); for (int j = 0; j < POPULATION_SIZE; j++) { selectedPopulation[j].fitness = calcFitness(selectedPopulation[j]); } population = selectedPopulation; cout << "Generation " << i + 1 << ": " << getBestIndividual(population).fitness << endl; } Individual bestIndividual = getBestIndividual(population); cout << "Best Individual: " << bestIndividual.chromosome.to_string() << endl; cout << "Best Fitness: " << bestIndividual.fitness << endl; return 0; } ``` 在代码中,我们定义了个体结构体,包括染色体和适应度函数。初始化种群、选择操作、交叉操作、变异操作、获取最优个体等遗传算法的基本操作也在代码中实现了。运行程序后,可以得到最优个体的二进制表示和适应度值。
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