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遗传算法 多目标 c++

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发表于 2024-3-15 20:54:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
  1. #include <iostream>
  2. #include <vector>
  3. #include <algorithm>
  4. #include <random>
  5. // 定义染色体结构体
  6. struct Chromosome {
  7.     std::vector<int> genes;
  8.     int fitness;
  9.     Chromosome(int size) : genes(size), fitness(0) {
  10.         std::random采用device rd;
  11.         std::mt19937 gen(rd());
  12.         std::uniform采用int采用distribution<> dis(0, 1);
  13.         for (int& gene : genes) {
  14.             gene = dis(gen);
  15.         }
  16.     }
  17. };
  18. // 定义比较函数,用于选择操作
  19. bool compare(Chromosome& c1, Chromosome& c2) {
  20.     return c1.fitness > c2.fitness;
  21. }
  22. // 计算适应度函数
  23. int calculateFitness(const std::vector<Chromosome>& population) {
  24.     int sum = 0;
  25.     for (const Chromosome& c : population) {
  26.         // 在这里根据具体的问题定义适应度函数
  27.         // 这里只是作为示例,假设适应度函数为基因中1的个数
  28.         int fitness = std::count采用if(c.genes.begin(), c.genes.end(), [](int g) { return g == 1; });
  29.         sum += fitness;
  30.         c.fitness = fitness;
  31.     }
  32.     return sum;
  33. }
  34. // 选择操作
  35. std::vector<Chromosome> selection(const std::vector<Chromosome>& population, int size) {
  36.     std::vector<Chromosome> selected;
  37.     std::random采用device rd;
  38.     std::mt19937 gen(rd());
  39.     std::uniform采用int采用distribution<> dis(0, population.size() - 1);
  40.     while (selected.size() < size) {
  41.         int idx1 = dis(gen);
  42.         int idx2 = dis(gen);
  43.         Chromosome c1 = population[idx1];
  44.         Chromosome c2 = population[idx2];
  45.         // 使用比较函数进行选择
  46.         if (compare(c1, c2)) {
  47.             selected.push采用back(c1);
  48.         } else {
  49.             selected.push采用back(c2);
  50.         }
  51.     }
  52.     return selected;
  53. }
  54. // 交叉操作
  55. void crossover(const std::vector<Chromosome>& parents, std::vector<Chromosome>& offspring) {
  56.     std::random采用device rd;
  57.     std::mt19937 gen(rd());
  58.     std::uniform采用int采用distribution<> dis(1, parents[0].genes.size() - 2);
  59.     for (size采用t i = 0; i < parents.size() / 2; i++) {
  60.         size采用t idx = i * 2;
  61.         Chromosome parent1 = parents[idx];
  62.         Chromosome parent2 = parents[idx + 1];
  63.         Chromosome child1, child2;
  64.         size采用t crossoverPoint = dis(gen);
  65.         std::vector<int> genes1(parent1.genes.begin(), parent1.genes.begin() + crossoverPoint);
  66.         std::vector<int> genes2(parent2.genes.begin() + crossoverPoint, parent2.genes.end());
  67.         child1.genes = genes1;
  68.         child1.genes.insert(child1.genes.end(), genes2.begin(), genes2.end());
  69.         child1.fitness = calculateFitness({ parent1, parent2 }) / 2;
  70.         genes1 = parent2.genes.begin(), parent2.genes.begin() + crossoverPoint;
  71.         genes2 = parent1.genes.begin() + crossoverPoint, parent1.genes.end();
  72.         child2.genes = genes1;
  73.         child2.genes.insert(child2.genes.end(), genes2.begin(), genes2.end());
  74.         child2.fitness = calculateFitness({ parent1, parent2 }) / 2;
  75.         offspring.push采用back(child1);
  76.         offspring.push采用back(child2);
  77.     }
  78. }
  79. // 变异操作
  80. void mutation(std::vector<Chromosome>& population, double mutationRate) {
  81.     std::random采用device rd;
  82.     std::mt19937 gen(rd());
  83.     std::uniform采用int采用distribution<> dis(0, 1);
  84.     for (Chromosome& c : population) {
  85.         for (int& gene : c.genes) {
  86.             if (dis(gen) < mutationRate) {
  87.                 gene = 1 - gene;
  88.             }
  89.         }
  90.     }
  91. }
  92. // 主函数
  93. int main() {
  94.     const int populationSize = 50;
  95.     const int generationCount = 100;
  96.     const double mutationRate = 0.01;
  97.     const int tournamentSize = 4;
  98.     const int elitismCount = 2;
  99.     std::vector<Chromosome> population(populationSize);
  100.     // 初始化种群
  101.     for (Chromosome& c : population) {
  102.         c = Chromosome(c.genes.size());
  103.     }
  104.     // 进行遗传算法优化
  105.     for (int generation = 0; generation < generationCount; generation++) {
  106.         // 计算种群的适应度
  107.         int sumFitness = calculateFitness(population);
  108.         // 选择操作
  109.         std::vector<Chromosome> selected = selection(population, populationSize);
  110.         // 交叉操作
  111.         std::vector<Chromosome> offspring;
  112.         crossover(selected, offspring);
  113.         // 变异操作
  114.         mutation(offspring, mutationRate);
  115.         // 选择精英个体
  116.         std::vector<Chromosome> elite(population.begin(), population.begin() + elitismCount);
  117.         std::sort(population.begin() + elitismCount, population.end(), compare);
  118.         std::vector<Chromosome> newPopulation(elite.begin(), elite.end());
  119.         std::sort(offspring.begin(), offspring.end(), compare);
  120.         std::copy采用n(offspring.begin(), populationSize - elitismCount, std::back采用inserter(newPopulation));
  121.         population = newPopulation;
  122.     }
  123.     // 输出最优解
  124.     std::cout << "Best solution found: " << std::endl;
  125.     std::cout << "Fitness: " << population[0].fitness << std::endl;
  126.     std::cout << "Genes: ";
  127.     for (int gene : population[0].genes) {
  128.         std::cout << gene << " ";
  129.     }
  130.     std::cout << std::endl;
  131.     return 0;
  132. }
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