function [p_parent_1,m_parent_1,f1,p_parent_2,m_parent_2,f2]=crossover(pchrom1,mchrom1,fchrom1,pchrom2,mchrom2,fchrom2) global N SH;

时间: 2024-04-28 08:26:00 浏览: 14
这是一个 Matlab 函数,用于实现遗传算法中的交叉操作。其中输入参数包括两组父代染色体 pchrom1 和 pchrom2,以及它们对应的母代染色体 mchrom1 和 mchrom2,还有它们的适应度值 fchrom1 和 fchrom2。输出参数包括两组子代染色体 p_parent_1 和 m_parent_1,以及它们对应的适应度值 f1;以及另外两组子代染色体 p_parent_2 和 m_parent_2,以及它们对应的适应度值 f2。 函数实现的具体细节需要看函数的代码实现。但是可以大致理解为,该函数会从父代染色体中随机选择一段基因序列,然后将其交换到另一组染色体中,形成两组新的子代染色体。这个过程类似于生物学中的基因重组。
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$$ f=\alpha C_1L\sum_{k=1}^K{\frac{1}{t_k}}+\beta C_2\sum_{k=1}^K{\sum_{j=1}^J{\left( \frac{V_{kj}t_k}{2} \right)}} $$用Python求最小值t多目标遗传算法代码

以下是使用Python实现多目标遗传算法求解上述问题的代码: ```python import random import numpy as np # 定义目标函数 def objective_function(t, alpha, beta, C1, L, C2, V): f1 = alpha * C1 * L * np.sum(1 / t) f2 = beta * C2 * np.sum(V * t / 2) return (f1, f2) # 定义种群初始化函数 def initialize_population(pop_size, chrom_length): population = [] for i in range(pop_size): chromosome = [random.uniform(0, 10) for j in range(chrom_length)] population.append(chromosome) return population # 定义交叉函数 def crossover(parent1, parent2, prob): if random.random() < prob: child1 = [] child2 = [] for i in range(len(parent1)): if random.random() < 0.5: child1.append(parent1[i]) child2.append(parent2[i]) else: child1.append(parent2[i]) child2.append(parent1[i]) return (child1, child2) else: return (parent1, parent2) # 定义变异函数 def mutate(chromosome, prob): mutated_chromosome = [] for i in range(len(chromosome)): if random.random() < prob: mutated_chromosome.append(random.uniform(0, 10)) else: mutated_chromosome.append(chromosome[i]) return mutated_chromosome # 定义非支配排序函数 def non_dominated_sorting(population, objectives): fronts = [[]] n = [0] * len(population) ranks = [0] * len(population) S = [[] for i in range(len(population))] for p in range(len(population)): S[p] = [] n[p] = 0 for q in range(len(population)): if dominates(population[p], population[q], objectives): S[p].append(q) elif dominates(population[q], population[p], objectives): n[p] += 1 if n[p] == 0: ranks[p] = 0 fronts[0].append(p) i = 0 while len(fronts[i]) > 0: next_front = [] for p in fronts[i]: for q in S[p]: n[q] -= 1 if n[q] == 0: ranks[q] = i + 1 next_front.append(q) i += 1 fronts.append(next_front) return fronts[:-1] # 定义支配函数 def dominates(chromosome1, chromosome2, objectives): dominates = False for i in range(len(objectives)): if objectives[i](chromosome1) > objectives[i](chromosome2): return False elif objectives[i](chromosome1) < objectives[i](chromosome2): dominates = True return dominates # 定义选择函数 def selection(population, objectives, pop_size): fronts = non_dominated_sorting(population, objectives) selection = [] for front in fronts: if len(selection) + len(front) <= pop_size: selection += front else: remaining_space = pop_size - len(selection) distances = crowding_distance(population, objectives, front) sorted_indices = sorted(range(len(front)), key=lambda k: -distances[k]) for i in range(remaining_space): selection.append(front[sorted_indices[i]]) break return [population[i] for i in selection] # 定义拥挤距离函数 def crowding_distance(population, objectives, front): distances = [0] * len(front) for i in range(len(objectives)): sorted_indices = sorted(range(len(front)), key=lambda k: objectives[i](population[front[k]])) distances[sorted_indices[0]] = float('inf') distances[sorted_indices[-1]] = float('inf') for j in range(1, len(front) - 1): distances[sorted_indices[j]] += (objectives[i](population[front[j+1]]) - objectives[i](population[front[j-1]])) / (objectives[i](population[front[-1]]) - objectives[i](population[front[0]])) return distances # 定义多目标遗传算法函数 def multi_objective_genetic_algorithm(pop_size, chrom_length, num_generations, alpha, beta, C1, L, C2, V, crossover_prob=0.8, mutation_prob=0.2): population = initialize_population(pop_size, chrom_length) objectives = [lambda chromosome: objective_function(chromosome, alpha, beta, C1, L, C2, V)[i] for i in range(2)] for gen in range(num_generations): offspring_population = [] while len(offspring_population) < pop_size: parent1, parent2 = random.sample(population, 2) child1, child2 = crossover(parent1, parent2, crossover_prob) child1 = mutate(child1, mutation_prob) child2 = mutate(child2, mutation_prob) offspring_population.append(child1) if len(offspring_population) < pop_size: offspring_population.append(child2) population += offspring_population population = selection(population, objectives, pop_size) return population # 设置参数并执行算法 pop_size = 100 chrom_length = 10 num_generations = 50 alpha = 1 beta = 1 C1 = 1 L = 1 C2 = 1 V = np.array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]) population = multi_objective_genetic_algorithm(pop_size, chrom_length, num_generations, alpha, beta, C1, L, C2, V) # 输出结果 for chromosome in population: print(chromosome, objective_function(chromosome, alpha, beta, C1, L, C2, V)) ```

nsga2算法matlab代码实例

以下是NSGA-II算法的MATLAB代码示例: ```matlab function [pop, front] = nsga2(pop, nObj, nPop, nGen, crossRate, mutRate, bounds) % NSGA-II Algorithm % pop: population, front: non-dominated fronts % nObj: number of objectives % nPop: population size % nGen: number of generations % crossRate: crossover rate % mutRate: mutation rate % bounds: decision variable bounds % Initialization for i = 1:nPop pop(i).x = rand(1, nObj) .* (bounds(:,2)' - bounds(:,1)') + bounds(:,1)'; pop(i).f = evaluate(pop(i).x); pop(i).rank = 0; pop(i).crowding = 0; end % Evolution for gen = 1:nGen % Non-dominated sorting [pop, front] = non_dominated_sorting(pop); % Crowding distance assignment pop = crowding_distance_assignment(pop, front); % Offspring generation for i = 1:2:nPop % Select parents p1 = tournament_selection(pop, front); p2 = tournament_selection(pop, front); % Crossover if rand < crossRate [c1, c2] = simulated_binary_crossover(p1.x, p2.x); else c1 = p1.x; c2 = p2.x; end % Mutation if rand < mutRate c1 = polynomial_mutation(c1, bounds); end if rand < mutRate c2 = polynomial_mutation(c2, bounds); end % Create offspring pop(i+nPop).x = c1; pop(i+nPop).f = evaluate(c1); pop(i+nPop).rank = 0; pop(i+nPop).crowding = 0; pop(i+nPop+1).x = c2; pop(i+nPop+1).f = evaluate(c2); pop(i+nPop+1).rank = 0; pop(i+nPop+1).crowding = 0; end % Merge parent and offspring populations pop = [pop(1:nPop), pop(nPop+1:end)]; end % Final non-dominated sorting [pop, front] = non_dominated_sorting(pop); end function f = evaluate(x) % Objective function f(1) = x(1)^2 + x(2)^2; f(2) = (x(1)-1)^2 + x(2)^2; end function [pop, front] = non_dominated_sorting(pop) % Non-dominated sorting nPop = length(pop); % Initialize fronts and domination counts front = {}; nDom = zeros(nPop, 1); % Calculate domination counts for i = 1:nPop for j = 1:nPop if i ~= j if dominates(pop(i), pop(j)) nDom(i) = nDom(i) + 1; end end end end % Assign individuals to first front front{1} = find(nDom == 0); % Assign individuals to other fronts iFront = 1; while ~isempty(front{iFront}) iFront = iFront + 1; for i = 1:length(front{iFront-1}) p = front{iFront-1}(i); for j = 1:nPop if nDom(j) > 0 nDom(j) = nDom(j) - 1; if nDom(j) == 0 front{iFront} = [front{iFront}, j]; end end end end end % Assign ranks to population for i = 1:length(front) for j = 1:length(front{i}) pop(front{i}(j)).rank = i; end end end function pop = crowding_distance_assignment(pop, front) % Crowding distance assignment nPop = length(pop); nObj = length(pop(1).f); for i = 1:length(front) nFront = length(front{i}); if nFront > 2 % Initialize crowding distance for j = 1:nFront pop(front{i}(j)).crowding = 0; end % Calculate crowding distance for each objective for m = 1:nObj % Sort individuals by objective value [~, order] = sort([pop(front{i}).f(m)]); % Assign infinite crowding distance to boundary individuals pop(front{i}(order(1))).crowding = Inf; pop(front{i}(order(end))).crowding = Inf; % Calculate crowding distance for non-boundary individuals for j = 2:nFront-1 pop(front{i}(order(j))).crowding = ... pop(front{i}(order(j))).crowding + ... (pop(front{i}(order(j+1))).f(m) - pop(front{i}(order(j-1))).f(m)) / ... (pop(front{i}(order(end))).f(m) - pop(front{i}(order(1))).f(m)); end end end end end function b = dominates(p1, p2) % Dominance comparison f1 = p1.f; f2 = p2.f; if all(f1 <= f2) && any(f1 < f2) b = true; elseif all(f2 <= f1) && any(f2 < f1) b = false; else b = false; end end function p = tournament_selection(pop, front) % Tournament selection nPop = length(pop); nFronts = length(front); % Select random individuals i1 = randi(nPop); i2 = randi(nPop); % Ensure that individuals are in different fronts while pop(i1).rank == pop(i2).rank i2 = randi(nPop); end % Select individual with lower rank if pop(i1).rank < pop(i2).rank p = pop(i1); else p = pop(i2); end end function [c1, c2] = simulated_binary_crossover(p1, p2) % Simulated binary crossover nVar = length(p1); c1 = zeros(1, nVar); c2 = zeros(1, nVar); for i = 1:nVar if rand < 0.5 if abs(p1(i) - p2(i)) > 1e-10 if p1(i) < p2(i) y1 = p1(i); y2 = p2(i); else y1 = p2(i); y2 = p1(i); end beta = 1 + (2 * (y1 - bounds(i,1)) / (y2 - y1)); alpha = 2 - beta^(-(1+1)); u = rand; if u <= (1 / alpha) c1(i) = y1 + (y2 - y1) * (u * alpha)^(1/(1+1)); else c1(i) = y1 + (y2 - y1) * (1/(2-u*alpha))^(1/(1+1)); end u = rand; if u <= (1 / alpha) c2(i) = y1 + (y2 - y1) * (u * alpha)^(1/(1+1)); else c2(i) = y1 + (y2 - y1) * (1/(2-u*alpha))^(1/(1+1)); end else c1(i) = p1(i); c2(i) = p2(i); end else c1(i) = p1(i); c2(i) = p2(i); end end end function c = polynomial_mutation(p, bounds) % Polynomial mutation nVar = length(p); c = p; for i = 1:nVar if rand < 1/nVar u = rand; if u <= 0.5 delta = (2*u)^(1/(1+20)) - 1; else delta = 1 - (2*(1-u))^(1/(1+20)); end c(i) = p(i) + delta * (bounds(i,2) - bounds(i,1)); end end end ``` 这是一个简单的双目标NSGA-II示例代码,其中包括选择、交叉、变异、非支配排序和拥挤距离分配。要使用此代码,您需要编写自己的目标函数,该函数将决策变量作为输入并返回目标函数值。您还需要指定一些算法参数,例如种群大小,交叉率和变异率。最后,您可以运行算法并获得一组非支配解以及它们所在的前沿。

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