烟花算法解决0-1背包问题的代码

时间: 2023-12-03 17:04:11 浏览: 25
```python import random import math # 适应度函数 def fitness(population, weight, value, max_weight): fit_value = [] for i in range(len(population)): w = 0 v = 0 for j in range(len(population[i])): if population[i][j] == 1: w += weight[j] v += value[j] if w > max_weight: fit_value.append(0) else: fit_value.append(v) return fit_value # 初始化种群 def init_population(population_size, gene_length): population = [] for i in range(population_size): gene = [random.randint(0, 1) for j in range(gene_length)] population.append(gene) return population # 选择操作 def selection(population, fit_value): new_population = [] total_fit = sum(fit_value) for i in range(len(population)): p = random.uniform(0, total_fit) s = 0 for j in range(len(population)): s += fit_value[j] if s > p: new_population.append(population[j]) break return new_population # 交叉操作 def crossover(population, pc): new_population = [] for i in range(0, len(population), 2): if i + 1 < len(population): if random.random() < pc: cpoint = random.randint(1, len(population[i]) - 1) new_population.append(population[i][0:cpoint] + population[i + 1][cpoint:]) new_population.append(population[i + 1][0:cpoint] + population[i][cpoint:]) else: new_population.append(population[i]) new_population.append(population[i + 1]) else: new_population.append(population[i]) return new_population # 变异操作 def mutation(population, pm): new_population = [] for i in range(len(population)): if random.random() < pm: mpoint = random.randint(0, len(population[i]) - 1) if population[i][mpoint] == 1: population[i][mpoint] = 0 else: population[i][mpoint] = 1 new_population.append(population[i]) return new_population # 烟花算法初始化 def init_fireworks(n, d, w, c, a, b): fireworks = [] for i in range(n): firework = [] for j in range(d): x = random.uniform(a, b) firework.append(x) fireworks.append(firework) return fireworks # 烟花算法适应度函数 def fitness_fireworks(fireworks, weight, value, max_weight): fit_value = [] for i in range(len(fireworks)): w = 0 v = 0 for j in range(len(fireworks[i])): if fireworks[i][j] > 0.5: w += weight[j] v += value[j] if w > max_weight: fit_value.append(0) else: fit_value.append(v) return fit_value # 烟花算法爆炸操作 def explosion(firework, a, b, c): new_fireworks = [] for i in range(c): new_firework = [] for j in range(len(firework)): x = firework[j] + random.uniform(a, b) * (firework[j] - a) new_firework.append(x) new_fireworks.append(new_firework) return new_fireworks # 烟花算法合并操作 def merge(fireworks, new_fireworks, w): all_fireworks = fireworks + new_fireworks all_fit_value = fitness_fireworks(all_fireworks, weight, value, max_weight) sorted_index = sorted(range(len(all_fit_value)), key=lambda k: all_fit_value[k], reverse=True) new_fireworks = [] for i in range(w): new_fireworks.append(all_fireworks[sorted_index[i]]) return new_fireworks # 烟花算法 def fireworks_algorithm(weight, value, max_weight, n, d, w, c, a, b, T): fireworks = init_fireworks(n, d, w, c, a, b) fit_value = fitness_fireworks(fireworks, weight, value, max_weight) best_firework = fireworks[fit_value.index(max(fit_value))] best_fit_value = max(fit_value) for t in range(T): for i in range(n): new_fireworks = explosion(fireworks[i], a, b, c) new_fireworks_fit_value = fitness_fireworks(new_fireworks, weight, value, max_weight) fireworks[i] = merge(fireworks, new_fireworks, w)[0] fit_value[i] = fitness_fireworks([fireworks[i]], weight, value, max_weight)[0] if fit_value[i] > best_fit_value: best_firework = fireworks[i] best_fit_value = fit_value[i] return best_firework # 0-1背包问题 def knapsack_01(weight, value, max_weight, population_size, pc, pm, T): gene_length = len(weight) population = init_population(population_size, gene_length) for t in range(T): fit_value = fitness(population, weight, value, max_weight) new_population = selection(population, fit_value) new_population = crossover(new_population, pc) new_population = mutation(new_population, pm) population = new_population best_individual = population[fit_value.index(max(fit_value))] best_weight = 0 best_value = 0 for i in range(len(best_individual)): if best_individual[i] == 1: best_weight += weight[i] best_value += value[i] return best_weight, best_value # 测试 weight = [2, 2, 6, 5, 4] value = [6, 3, 5, 4, 6] max_weight = 10 population_size = 100 pc = 0.8 pm = 0.01 T = 100 best_weight, best_value = knapsack_01(weight, value, max_weight, population_size, pc, pm, T) print("0-1背包问题的最优解为:") print("最优重量为:", best_weight) print("最优价值为:", best_value) print("烟花算法解决0-1背包问题的最优解为:") best_firework = fireworks_algorithm(weight, value, max_weight, 100, 5, 10, 5, 0, 1, 100) best_weight = 0 best_value = 0 for i in range(len(best_firework)): if best_firework[i] > 0.5: best_weight += weight[i] best_value += value[i] print("最优重量为:", best_weight) print("最优价值为:", best_value) ```

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