%遗传算法主程序
%Name:genmain.m
%author:杨幂
clear
clf
%%初始化
popsize=50%群体大小
chromlength=30%字符串长度(个体长度)
pc=0.6%交叉概率
pm=0.1%变异概率
pop=initpop(popsize,chromlength)%随机产生初始群体
%%开始迭代
for i=1:20 %20为迭代次数
[objvalue]=calobjvalue(pop)%计算目标函数
fitvalue=calfitvalue(objvalue)%计算群体中每个个体的适应度
[newpop]=selection(pop,fitvalue)%复制
[newpop]=crossover(pop,pc)%交叉
[newpop]=mutation(pop,pm)%变异
[bestindividual,bestfit]=best(pop,fitvalue)%求出群体中适应值最大的个体及其适应值
y(i)=max(bestfit)%储存最优个体适应值
n(i)=i
pop5=bestindividual%储存最优个体
%解码
x1(i)=decodechrom(pop5,1,chromlength/2)*2/32767
x2(i)=10+decodechrom(pop5,chromlength/2+1,chromlength/2)*10/32767
pop=newpop%将新产生的种群作为当前种群
end
%%绘图
figure(1)%最优点变化趋势图
i=1:20
plot(y(i),'-r*')
xlabel('迭代次数')
ylabel('最优个体适应值')
title('最优点变化趋势')
legend('最优点')
grid on
figure(2)%最优点分布图
[X1,X2]=meshgrid(0:0.1:2,10:0.1:20)
Z=X1.^2+X2.^2
mesh(X1,X2,Z)
xlabel('自变量x1'),ylabel('自变量x2'),zlabel('函数值f(x1,x2)')
hold on
plot3(x1,x2,y,'ro','MarkerEdgeColor','r','MarkerFaceColor','r','MarkerSize',5)
title('最优点分布')
legend('最优点')
hold off
[z index]=max(y)%计算最大值及其位置
x5=[x1(index),x2(index)]%计算最大值对应的x值
z
遗传算法是一种智能计算方法,针对不同的实际问题可以设计不同的计算程序。它主要有复制,交叉,变异三部分完成,是仿照生物进化过程来进行计算方法的设计。 模糊数学是研究现实生活中一类模糊现象的数学。简单地说就是像好与坏怎样精确的描述,将好精确化,用数字来表达。 神经网络是一种仿生计算方法,仿照生物体中信息的传递过程来进行数学计算。 这三种知识都是近40年兴起的新兴学科,主要应用在智能模糊控制上面。这三者可以结合起来应用。如用模糊数学些遗传算法的程序,优化神经网络,最后用神经网络控制飞行器或其他物体把下面的(1)-(7)依次存成相应的.m文件,在(7)的m文件下运行就可以了(1) 适应度函数fit.m
function fitness=fit(len,m,maxlen,minlen)
fitness=len
for i=1:length(len)
fitness(i,1)=(1-(len(i,1)-minlen)/(maxlen-minlen+0.0001)).^m
end
(2)个体距离计算函数 mylength.m
function len=myLength(D,p)
[N,NN]=size(D)
len=D(p(1,N),p(1,1))
for i=1:(N-1)
len=len+D(p(1,i),p(1,i+1))
end
end
(3)交叉 *** 作函数 cross.m
function [A,B]=cross(A,B)
L=length(A)
if L<10
W=L
elseif ((L/10)-floor(L/10))>=rand&&L>10
W=ceil(L/10)+8
else
W=floor(L/10)+8
end
p=unidrnd(L-W+1)
fprintf('p=%d ',p)
for i=1:W
x=find(A==B(1,p+i-1))
y=find(B==A(1,p+i-1))
[A(1,p+i-1),B(1,p+i-1)]=exchange(A(1,p+i-1),B(1,p+i-1))
[A(1,x),B(1,y)]=exchange(A(1,x),B(1,y))
end
end
(4)对调函数 exchange.m
function [x,y]=exchange(x,y)
temp=x
x=y
y=temp
end
(5)变异函数 Mutation.m
function a=Mutation(A)
index1=0index2=0
nnper=randperm(size(A,2))
index1=nnper(1)
index2=nnper(2)
%fprintf('index1=%d ',index1)
%fprintf('index2=%d ',index2)
temp=0
temp=A(index1)
A(index1)=A(index2)
A(index2)=temp
a=A
end
(6)连点画图函数 plot_route.m
function plot_route(a,R)
scatter(a(:,1),a(:,2),'rx')
hold on
plot([a(R(1),1),a(R(length(R)),1)],[a(R(1),2),a(R(length(R)),2)])
hold on
for i=2:length(R)
x0=a(R(i-1),1)
y0=a(R(i-1),2)
x1=a(R(i),1)
y1=a(R(i),2)
xx=[x0,x1]
yy=[y0,y1]
plot(xx,yy)
hold on
end
end
(7)主函数
clear
clc
%%%%%%%%%%%%%%%输入参数%%%%%%%%
N=50 %%城市的个数
M=100 %%种群的个数
C=100 %%迭代次数
C_old=C
m=2 %%适应值归一化淘汰加速指数
Pc=0.4%%交叉概率
Pmutation=0.2 %%变异概率
%%生成城市的坐标
pos=randn(N,2)
%%生成城市之间距离矩阵
D=zeros(N,N)
for i=1:N
for j=i+1:N
dis=(pos(i,1)-pos(j,1)).^2+(pos(i,2)-pos(j,2)).^2
D(i,j)=dis^(0.5)
D(j,i)=D(i,j)
end
end
%%如果城市之间的距离矩阵已知,可以在下面赋值给D,否则就随机生成
%%生成初始群体
popm=zeros(M,N)
for i=1:M
popm(i,:)=randperm(N)
end
%%随机选择一个种群
R=popm(1,:)
figure(1)
scatter(pos(:,1),pos(:,2),'rx')
axis([-3 3 -3 3])
figure(2)
plot_route(pos,R) %%画出种群各城市之间的连线
axis([-3 3 -3 3])
%%初始化种群及其适应函数
fitness=zeros(M,1)
len=zeros(M,1)
for i=1:M
len(i,1)=myLength(D,popm(i,:))
end
maxlen=max(len)
minlen=min(len)
fitness=fit(len,m,maxlen,minlen)
rr=find(len==minlen)
R=popm(rr(1,1),:)
for i=1:N
fprintf('%d ',R(i))
end
fprintf('\n')
fitness=fitness/sum(fitness)
distance_min=zeros(C+1,1) %%各次迭代的最小的种群的距离
while C>=0
fprintf('迭代第%d次\n',C)
%%选择 *** 作
nn=0
for i=1:size(popm,1)
len_1(i,1)=myLength(D,popm(i,:))
jc=rand*0.3
for j=1:size(popm,1)
if fitness(j,1)>=jc
nn=nn+1
popm_sel(nn,:)=popm(j,:)
break
end
end
end
%%每次选择都保存最优的种群
popm_sel=popm_sel(1:nn,:)
[len_m len_index]=min(len_1)
popm_sel=[popm_selpopm(len_index,:)]
%%交叉 *** 作
nnper=randperm(nn)
A=popm_sel(nnper(1),:)
B=popm_sel(nnper(2),:)
for i=1:nn*Pc
[A,B]=cross(A,B)
popm_sel(nnper(1),:)=A
popm_sel(nnper(2),:)=B
end
%%变异 *** 作
for i=1:nn
pick=rand
while pick==0
pick=rand
end
if pick<=Pmutation
popm_sel(i,:)=Mutation(popm_sel(i,:))
end
end
%%求适应度函数
NN=size(popm_sel,1)
len=zeros(NN,1)
for i=1:NN
len(i,1)=myLength(D,popm_sel(i,:))
end
maxlen=max(len)
minlen=min(len)
distance_min(C+1,1)=minlen
fitness=fit(len,m,maxlen,minlen)
rr=find(len==minlen)
fprintf('minlen=%d\n',minlen)
R=popm_sel(rr(1,1),:)
for i=1:N
fprintf('%d ',R(i))
end
fprintf('\n')
popm=[]
popm=popm_sel
C=C-1
%pause(1)
end
figure(3)
plot_route(pos,R)
axis([-3 3 -3 3])
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