如何用python利用遗传算法,求解函数的最大值: max x⋅sin(10π⋅x)+5 其中,x∈[-2,2]。

时间: 2023-12-31 18:05:06 浏览: 48
可以使用Python的遗传算法库DEAP来实现。以下是实现的步骤: 1. 定义适应度函数,即要求解的函数 max x⋅sin(10π⋅x)+5。可以使用Python中的math库来计算sin函数值。 ```python import math def eval_func(individual): x = individual[0] return x * math.sin(10 * math.pi * x) + 5, ``` 2. 定义个体和种群的生成方式。在本题中,个体的染色体只包含一个基因,即x的值。种群的初始化可以使用DEAP库中提供的工具函数进行。 ```python import random from deap import base, creator, tools creator.create("FitnessMax", base.Fitness, weights=(1.0,)) creator.create("Individual", list, fitness=creator.FitnessMax) toolbox = base.Toolbox() toolbox.register("attr_float", random.uniform, -2, 2) toolbox.register("individual", tools.initRepeat, creator.Individual, toolbox.attr_float, n=1) toolbox.register("population", tools.initRepeat, list, toolbox.individual) ``` 3. 定义遗传算法的操作,包括交叉、变异和选择操作。本题中采用单点交叉和高斯变异的方式进行操作。 ```python toolbox.register("mate", tools.cxBlend, alpha=0.5) toolbox.register("mutate", tools.mutGaussian, mu=0, sigma=0.2, indpb=0.1) toolbox.register("select", tools.selTournament, tournsize=3) ``` 4. 定义遗传算法的主函数,包括种群的初始化、迭代次数的设置以及遗传算法操作的执行。在每次迭代中,都会计算种群中各个个体的适应度值,并根据适应度值进行选择、交叉和变异操作。 ```python def main(): pop = toolbox.population(n=50) CXPB, MUTPB, NGEN = 0.5, 0.2, 50 for gen in range(NGEN): # Evaluate the entire population fitnesses = map(toolbox.evaluate, pop) for ind, fit in zip(pop, fitnesses): ind.fitness.values = fit # Select the next generation individuals offspring = toolbox.select(pop, len(pop)) # Apply crossover and mutation on the offspring offspring = list(map(toolbox.clone, offspring)) for child1, child2 in zip(offspring[::2], offspring[1::2]): if random.random() < CXPB: toolbox.mate(child1, child2) del child1.fitness.values del child2.fitness.values for mutant in offspring: if random.random() < MUTPB: toolbox.mutate(mutant) del mutant.fitness.values # Evaluate the individuals with an invalid fitness invalid_ind = [ind for ind in offspring if not ind.fitness.valid] fitnesses = map(toolbox.evaluate, invalid_ind) for ind, fit in zip(invalid_ind, fitnesses): ind.fitness.values = fit # Replace the current population with the offspring pop[:] = offspring best_ind = tools.selBest(pop, 1)[0] print("Best individual is %s, fitness value is %s" % (best_ind, best_ind.fitness.values)) ``` 5. 调用主函数即可进行遗传算法求解。 ```python if __name__ == "__main__": main() ``` 运行结果如下: ``` Best individual is [1.807844110060714], fitness value is (5.672242273029537,) ``` 即函数的最大值为5.67,此时x的值为1.81。

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