遗传算法

//遗传算法
//可以通过改变group_number,group_size的值改变种群的大小和数目
//可以通过修改函数Encode()修改编码方式
//可以通过修改EvalFun()修改评价函数
//该算法可拓展性强，编码、选择、交叉、变异、评价等方式均可以方便地修改
//本算法包含了测验的五个函数，可根据需要测试其他的函数
//1.F(x)=sin(x1)+sin(x2)
//2.F(x)=cos(x1)+sin(x1)
//3.F(x)=x1*x1+x2*x2
//4.F(x)=1/(x1*x1+x2*x2+1)
//5.F(x)=(x1-x2)^2+(x1+x2)^2
#include<iostream>
#include<ctime>
#include<iomanip>
#include <algorithm>
#include <cmath>
using namespace std;
const int group_number=3;                    //种群数目
const int group_size=2;                      //每个种群的规模
const float cross_probality=0.88;          //交叉概率
const float vari_probality=0.1;            //变异概率
float float_code[group_number][group_size]; //每个个体的编码，浮点数
float fitness[group_number];                //每个种群的适应值
float best_result=0;                        //当前最佳
double Encode()      //自变量范围
{
return ((-5000+rand()%100000)*0.0001);
}
void EvalFun()//函数1
{

for(int i=0;i<group_number;i++)
{
float sum=0;
for(int j=0;j<group_size;j++) //目标函数，也即评价函数
sum+=sin(float_code[i][j]);
fitness[i]=sum;
cout<<"finess"<<i<<":"<<fitness[i]<<" ";
}
cout<<endl;
}
/*void EvalFun() //函数2
{

for(int i=0;i<group_number;i++)
{
float sum=0;
for(int j=0;j<group_size-1;j++) //目标函数，也即评价函数
sum+=sin(float_code[i][j])+cos(float_code[i][j]);
fitness[i]=sum;
cout<<"finess"<<i<<":"<<fitness[i]<<" ";
}
cout<<endl;
}
void EvalFun()  //函数3
{

for(int i=0;i<group_number;i++)
{
float sum=0;
for(int j=0;j<group_size;j++) //目标函数，也即评价函数
sum+=float_code[i][j]*float_code[i][j];

fitness[i]=sum;
cout<<"finess"<<i<<":"<<fitness[i]<<" ";
}
cout<<endl;
}
void EvalFun()//函数4
{

for(int i=0;i<group_number;i++)
{
float sum=0;
for(int j=0;j<group_size;j++) //目标函数，也即评价函数
sum+=float_code[i][j]*float_code[i][j];

fitness[i]=1/(1+sum);
cout<<"finess"<<i<<":"<<fitness[i]<<" ";
}
cout<<endl;
}
void EvalFun()//函数5
{

for(int i=0;i<group_number;i++)
{
float sum=0;
for(int j=0;j<group_size-1;j++) //目标函数，也即评价函数
sum+=(float_code[i][j]-float_code[i][j+1])*(float_code[i][j]-float_code[i][j+1])
+(float_code[i][j]+float_code[i][j+1])*(float_code[i][j]+float_code[i][j+1]);
fitness[i]=sum;
cout<<"finess"<<i<<":"<<fitness[i]<<" ";
}
cout<<endl;
}
*/
void Init()                                  //初始化
{
cout<<"初始化："<<endl;
for(int i=0;i<group_number;i++)
{
cout<<"C"<<i<<" ";
for(int j=0;j<group_size;j++)
{
float_code[i][j]=Encode();//个体的编码范围
cout<<setiosflags(ios::left)<<setw(8)<<float_code[i][j]<<" ";
}
cout<<endl;
}
}
void Evaluate()                     //评价函数，更新最佳
{
float test_result;
float result1[group_number];
EvalFun();   //目标函数的值为评价标准
for(int i=0;i<group_number;i++)
result1[i]=fitness[i];
sort(result1,result1+group_number);//排序
test_result=result1[group_number-1];
if(test_result>best_result)
best_result=test_result;
cout<<"适应值计算，当前best_result："<<best_result<<endl;
}
void Select()                       //轮盘赌选择
{

float sum_result=0;
float pecentage[group_number];
for(int i=0;i<group_number;i++)
sum_result+=fitness[i];
for(int i=0;i<group_number;i++)
{
pecentage[i]=fitness[i]/sum_result;
}
float a;
float float_code1[group_number][4];
for(int i=0;i<group_number;i++)
for(int j=0;j<group_number;j++)
float_code1[i][j]=float_code[i][j];
for(int i=0;i<group_number;i++)
{
a=(rand()%100)*0.01;
if(a<=pecentage[0])
for(int j=0;j<group_size;j++)
float_code[i][j]=float_code1[0][j];
if(a>pecentage[0]&&a<=(pecentage[0]+pecentage[1]))
for(int j=0;j<group_size;j++)
float_code[i][j]=float_code1[1][j];
if(a>(pecentage[0]+pecentage[1])&&a<=(pecentage[0]+
b765
pecentage[1]+pecentage[2]))
for(int j=0;j<group_size;j++)
float_code[i][j]=float_code1[2][j];
if(a>(pecentage[0]+pecentage[1]+pecentage[2])&&a<=(pecentage[0]+pecentage[1]+pecentage[2]+pecentage[3]))
for(int j=0;j<group_size;j++)
float_code[i][j]=float_code1[3][j];
if(a>(pecentage[0]+pecentage[1]+pecentage[2]+pecentage[3])&&a<=(pecentage[0]+pecentage[1]+pecentage[2]+pecentage[3]+pecentage[4]))
for(int j=0;j<group_size;j++)
float_code[i][j]=float_code1[4][j];
}
}
void Cross()                //交配
{
float mating[group_number];
int num;
float tend[group_size]={0};
for(int i=0;i<group_number;i++)
{
mating[i]=(rand()%100)*0.01;
}

for(int i=0;i<group_number;i++)
{
if(mating[i]<=0.88)
{
for(int k=i+1;k<group_number;k++)
{
if(mating[k]<=cross_probality&&float_code[i][0]!=float_code[k][0])
{
num=rand()%3;
for(int l=num+1;l<group_size;l++)
tend[l]=float_code[i][l];
for(int m=num+1;m<group_size;m++)
{
float_code[i][m]=float_code[k][m];
float_code[k][m]=tend[m];
}
}
mating[k]=1;
break;
}
}
}
}
void Variation()                //变异
{
float variation[group_number][group_size];
for(int i=0;i<group_number;i++)
{
for(int j=0;j<group_size;j++)
variation[i][j]=(rand()%100)*0.01;
}
for(int i=0;i<group_number;i++)
for(int j=0;j<group_size;j++)
if(variation[i][j]<vari_probality)
float_code[i][j]=Encode();
cout<<"新群体："<<endl;
for(int i=0;i<group_number;i++)
{
cout<<"C"<<i<<" ";
for(int j=0;j<group_size;j++)
cout<<setiosflags(ios::left)<<setw(8)<<float_code[i][j]<<" ";
cout<<endl;
}
}
int main()
{
srand(time(0));
int n;
cout<<"请输入需要迭代的次数：";
cin>>n;
int test_num=1;
Init();
Evaluate();
while(test_num<=n)
{
int inc=0;
cout<<"第"<<test_num<<"次迭代："<<endl;
Select();
Cross();
Variation();
Evaluate();
test_num++;
if(test_num>n)
{
cout<<"继续迭代？n>0 for 增加的迭代次数，0 for NO. ";
cin>>inc;
if(inc==0);
else n+=inc;
}
}
system("pause");
return 0;
}