python实现自适应参数的遗传算法,将步骤用函数实现,给出实现代码

时间: 2024-03-14 11:42:45 浏览: 27
以下是一个将遗传算法步骤封装成函数的 Python 实现,同时使用了自适应参数的方法: ```python import random import math # 定义适应度函数 def fitness(x): return x * math.sin(10 * math.pi * x) + 2.0 # 定义选择操作 def selection(population, fitness_list): pop_size = len(population) sum_fitness = sum(fitness_list) probability = [fitness_list[j] / sum_fitness for j in range(pop_size)] cumulative_probability = [sum(probability[:k+1]) for k in range(pop_size)] new_population = [] for j in range(pop_size): r = random.random() for k in range(pop_size): if r <= cumulative_probability[k]: new_population.append(population[k]) break return new_population # 定义交叉操作 def crossover(population, pc): chrom_len = len(population[0]) for j in range(0, len(population), 2): if random.random() < pc: cpoint = random.randint(1, chrom_len-1) temp1 = population[j][:cpoint] + population[j+1][cpoint:] temp2 = population[j+1][:cpoint] + population[j][cpoint:] population[j], population[j+1] = temp1, temp2 return population # 定义变异操作 def mutation(population, pm): chrom_len = len(population[0]) for j in range(len(population)): if random.random() < pm: mpoint = random.randint(0, chrom_len-1) population[j][mpoint] = 1 - population[j][mpoint] return population # 定义遗传算法函数 def ga(pop_size=50, chrom_len=20, pc=0.8, pm=0.01, max_iter=100): # 初始化 population = [[random.randint(0, 1) for _ in range(chrom_len)] for _ in range(pop_size)] fitness_list = [fitness(int(''.join(map(str, chromosome)), 2)) for chromosome in population] best_fitness = -9999 best_chromosome = [] # 进化 for i in range(max_iter): # 选择 new_population = selection(population, fitness_list) # 交叉 population = crossover(new_population, pc) # 变异 population = mutation(population, pm) # 计算适应度 fitness_list = [fitness(int(''.join(map(str, chromosome)), 2)) for chromosome in population] # 更新参数 if max(fitness_list) > best_fitness: best_fitness = max(fitness_list) best_chromosome = population[fitness_list.index(best_fitness)] pc = min(pc + 0.1, 0.95) pm = max(pm - 0.01, 0.01) else: pc = max(pc - 0.1, 0.2) pm = min(pm + 0.01, 0.5) return best_fitness, best_chromosome # 测试 print(ga()) ``` 在这个实现中,我们将选择、交叉和变异操作分别封装成了三个函数 `selection`、`crossover` 和 `mutation`。在 `ga` 函数中,我们初始化了一些参数,并随机生成了一个初始种群。然后,我们进行 `max_iter` 次迭代,每次迭代分别进行选择、交叉和变异操作,并计算每个个体的适应度。在每次迭代中,我们还会更新交叉和变异概率 `pc` 和 `pm`,以使算法更加自适应。最后,算法返回最优个体的适应度和染色体。 需要注意的是,这个实现中的自适应参数方法只是一种简单的示例,实际应用中可能需要更复杂的方法来确定参数的变化。

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