NSGA-II算法应用实例及python代码

时间: 2024-01-16 08:05:43 浏览: 35
NSGA-II算法是一种常用的多目标优化算法,它可以同时优化多个目标函数,并且能够得到多个不同的最优解。下面是一个NSGA-II算法的应用实例及其对应的python代码。 应用实例:多目标车辆路径规划问题 在这个问题中,我们需要规划出多个车辆的路径,使得它们能够在最短的时间内完成所有的任务,并且尽量减少它们之间的冲突。我们可以使用NSGA-II算法来解决这个问题,其中每个车辆的路径就是一个决策变量,而目标函数包括总时间和冲突数两个部分。 Python代码: ```python import random # 定义决策变量的范围和目标函数 MIN_X = 0 MAX_X = 10 MIN_Y = 0 MAX_Y = 10 def f1(x): # 计算总时间 total_time = sum(x) return total_time def f2(x): # 计算冲突数 conflicts = 0 for i in range(len(x)): for j in range(i+1, len(x)): if x[i] == x[j]: conflicts += 1 return conflicts # 定义NSGA-II算法的主要函数 def nsga2(pop_size, n_gen, cx_prob, mut_prob): # 初始化种群 pop = [] for i in range(pop_size): x = [random.uniform(MIN_X, MAX_X) for j in range(10)] pop.append(x) # 进行多代进化 for gen in range(n_gen): # 计算每个个体的目标函数值 fitness = [] for x in pop: fitness.append((f1(x), f2(x))) # 对个体按照目标函数值进行排序 fronts = [[] for i in range(pop_size)] rank = [0 for i in range(pop_size)] dominated = [[] for i in range(pop_size)] n_dom = [0 for i in range(pop_size)] for i in range(pop_size): p = fitness[i] for j in range(pop_size): q = fitness[j] if p[0] > q[0] and p[1] > q[1]: dominated[i].append(j) elif p[0] < q[0] and p[1] < q[1]: n_dom[i] += 1 if n_dom[i] == 0: rank[i] = 0 fronts[0].append(i) # 对每个等级的个体进行交叉和变异 new_pop = [] for i in range(pop_size): if len(new_pop) >= pop_size: break for j in range(len(fronts[i])): if len(new_pop) >= pop_size: break p = pop[fronts[i][j]] q = random.choice(fronts[i]) while q == fronts[i][j]: q = random.choice(fronts[i]) r = random.choice(fronts[i]) while r == fronts[i][j] or r == q: r = random.choice(fronts[i]) child = crossover(p, pop[q], pop[r], cx_prob) child = mutate(child, mut_prob) new_pop.append(child) pop = new_pop # 返回最终的种群 return pop # 定义交叉和变异操作 def crossover(p, q, r, cx_prob): child = [] for i in range(len(p)): if random.random() < cx_prob: child.append(q[i]) else: child.append(r[i]) return child def mutate(x, mut_prob): for i in range(len(x)): if random.random() < mut_prob: x[i] = random.uniform(MIN_X, MAX_X) return x # 运行NSGA-II算法并输出结果 pop = nsga2(pop_size=100, n_gen=100, cx_prob=0.8, mut_prob=0.1) for x in pop: print(f1(x), f2(x)) ```

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