标准遗传算法(二进制编码 python实现)
代码地址:https://github.com/guojun007/binary_sga
种群初始化:
binary_sga/population_init/population_init.py
#种群初始化函数
def population_init(population, N, V, nbits):
#自变量个数V并没有用到
del population[:]
for i in xrange(N):
tempIndividual=[]
for j in nbits:
tempVal=[]
for k in xrange(j):
tempVal.append(random.randint(0, 1))
tempIndividual.append(tempVal)
population.append(tempIndividual)
选择操作:(轮盘赌选择)
binary_sga/selection/selection.py
#!/usr/bin/env python
#encoding:UTF-8
import copy
import random
#轮盘赌选择法
def selection(population, xbin):
s=sum(xbin)
temp=[k*1.0/s for k in xbin]
temp2=[] s2=0
for k in temp:
s2=s2+k
temp2.append(s2) temp3=[]
for _ in xrange(len(population)):
r=random.random()
for i in xrange(len(temp2)):
if r<=temp2[i]:
temp3.append(i)
break temp4=[]
temp5=[]
for i in temp3:
temp4.append(copy.deepcopy(population[i]))
temp5.append(xbin[i])
population[:]=temp4
xbin[:]=temp5
交叉操作:(单点交叉)
binary_sga/crossover/crossover.py
#二进制编码,单点交叉
def crossover(population, alfa, nbits):
for i in xrange(len(population), 2):
for j in xrange(len(nbits)):
r=random.random()
if r<alfa:
p=random.randint(1, nbits[j]-1)
population[i][j][p:], population[i+1][j][p:]=population[i+1][j][p:], population[i][j][p:]
变异操作:
binary_sga/mutation/mutation.py
def mutation(population, belta, nbits):
for i in xrange(len(population)):
for j in xrange(len(nbits)):
for k in xrange(nbits[j]):
r=random.random()
if r<belta:
population[i][j][k]^=1
二进制个体解码操作:
binary_sga/decode/decode.py
#种群个体解码
def decode(population, population_real, minBinVal, maxBinVal, nbits):
del population_real[:] def iner(valList):
L=len(valList)
s=0
for i in valList:
s=s+i*(2**(L-1))
L=L-1
return s for i in population:
temp=[]
for j in i:
temp.append(iner(j)) for j in xrange(len(temp)):
temp[j]=temp[j]*(maxBinVal[j]-minBinVal[j])*1.0/(2**(nbits[j])-1)+minBinVal[j]
population_real.append(temp)
测试函数部分:
binary_sga/function/object_fun.py
#对偶问题, 转化为求最大值
#二维 Rastrigin测试函数
def object_fun(p):
import math
x=p[0]
y=p[1]
object_value=20.0+x**2+y**2-10.0*(math.cos(2*math.pi*x)+math.cos(2*math.pi*y))
return 100.0-object_value """
#求最大值,无需转化
#二维 Schaffer测试函数
def object_fun(p):
import math
x=p[0]
y=p[1]
object_value =0.5-((math.sin( math.sqrt(x**2+y**2) ))**2-0.5)/(1+0.001*(x**2+y**2))**2
return object_value
"""
主函数部分:
binary_sga/sga.py
N=200
V=2
nbits=(17, 17)
maxBinVal=(-5, -5)
minBinVal=(5, 5)
population=[]
population_real=[]
alfa=0.9
belta=0.05 #目标函数值列表
xbin=[] def per_run():
population_init(population, N, V, nbits) for i in xrange(200):
decode(population, population_real, minBinVal, maxBinVal, nbits)
eval_fun(population_real, xbin)
selection(population, xbin)
crossover(population, alfa, nbits)
mutation(population, belta, nbits) decode(population, population_real, minBinVal, maxBinVal, nbits)
eval_fun(population_real, xbin)
return 100.0-max(xbin)
N为个体种群数。
V为自变量个数。
nbits 各个自变量二进制编码的长度。
maxBinVal 各个自变量 上限。
minBinVal 各个自变量 下限。
种群个体 二进制编码 列表 population。
种群个体 实数解码 列表 population_real。
alfa=0.9 交叉概率。
belta=0.05 变异概率。
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