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遗传算法 多目标 c++

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    [LV.4]偶尔看看III

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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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