C++实现简单遗传算法

admin1

//遗传算法 GA
#include<iostream>
#include <cstdlib>
#include<bitset>
using namespace std;
const int L=5; //定义编码的长度
int f(int x) //定义测设函数f(x)
{
        int result;
        result=x*x*x-60*x*x+900*x+100;
        return result;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
        int a(0),b(32); //定义x的定义域范围
        const int pop_size=8; //定义种群大小
        // int L; //指定编码的长度
        const int NG=20; //指定种群最大的繁殖的代数
        int t=0; //当前繁殖的代数
        int p[pop_size]; //定义种群
        int q[pop_size]; //定义繁殖种群 即种群的下一代
        srand(6553); //定义随机数生成的种子
        double sum; //适值总和
        double avl_sum; //适度平均值
        double p_probability[pop_size]; //适值概率
        double pp[pop_size];
        double pro; //定义随机生成的概率
        float pc=0.90; //定义交叉的概率
        float pm=0.05; //定义变异的概率
        cout<<"初始的种群 ";
        for(int i=0;i<pop_size;i++) //生成初始的第0代种群
        {
                p[i]=rand()%31;
                cout<<p[i]<<" ";
        }
        cout<<endl;
        cout<<endl;
        void Xover(int &,int &); //声明交叉函数
        //当停止准则不满足 即繁殖代数没到最大代数 ,继续繁殖
        while(t<=NG)
        {
                cout<<"繁殖的代数：t="<<t<<endl;
                sum=0.0;
                for(int i=0;i<pop_size;i++)
                {
                        q[i]=p[i];
                        cout<<q[i]<<" ";
                }
                cout<<endl;
                for(int i=0;i<pop_size;i++) //计算sum
                        sum +=f(p[i]);
                avl_sum=sum/pop_size;
                cout<<"sum="<<sum<<endl;
                cout<<"适度平均值="<<avl_sum<<endl;
                for(int i=0;i<pop_size;i++) //计算适值概率
                {
                        p_probability[i]=f(p[i])/sum;
                        if(i==0) {
                                pp[i]=p_probability[i];
                                cout<<"pp"<<i<<"="<<pp[i]<<endl;
                        } else {
                                pp[i]=p_probability[i]+pp[i-1];
                                cout<<"pp"<<i<<"="<<pp[i]<<endl;
                        }
                        //cout<<"p_probability"<<i<<"="<<p_probability[i]<<endl;
                }
                //选择双亲
                for(int i=0;i<pop_size;i++) {
                        pro=rand()%1000/1000.0;
                        if(pro>=pp[0]&&pro<pp[1])
                                p[i]=q[0];
                        else if(pro>=pp[1]&&pro<pp[2])
                                p[i]=q[1];
                        else if(pro>=pp[2]&&pro<pp[3])
                                p[i]=q[2];
                        else if(pro>=pp[3]&&pro<pp[4])
                                p[i]=q[3];
                        else if(pro>=pp[4]&&pro<pp[5])
                                p[i]=q[4];
                        else
                                p[i]=q[5];
                }
                //杂交算子
                int r=0;
                int z=0;
                for(int j=0;j<pop_size;j++) {
                        pro=rand()%1000/1000.0;
                        if(pro<pc) {
                                ++z;
                                if(z%2==0)
                                        Xover(p[r],p[j]);
                                else
                                        r=j;
                        }
                }
                //变异算子
                for(int i=1;i<=pop_size;i++)
                for(int j=0;j<L;j++) {
                        pro=rand()%1000/1000.0; //在【0,1】区间产生随机数
                        if (pro<pm) {
                                bitset<L>v(p[i]);
                                v.flip(j);
                                p[i]=v.to_ulong();
                        }
                }
                t++;
                cout<<endl; //种群繁殖一代
        }
        cout<<"最终结果：";
        for(int i(0);i<pop_size;i++) //算法结束，输出结果
        {
                cout<<p[i]<<" ";
        }
        cout<<endl;
        return 0;
}

//定义杂交操作
void Xover(int &a,int &b) {
        int pos; //随机生成杂交点 即第几个分量进行相互交换
        pos=rand()%5+1; //在n个分量中，随机确定第pos个分量
        int j,k;
        j=pos;
        k=pos;
        bitset<L>e(a);
        bitset<L>f(b); //前pos个分量进行相互交换
        bitset<L>g;
        bitset<L>h;
        for(int i=0;i<pos;i++) {
                if(e[i]==1)
                g.set(i);
        }
        for(int i=0;i<pos;i++) {
                if(f[i]==1)
                        h.set(i);
        }
        for(j;j<L;j++) {
                if(f[j]==1)
                        g.set(j);
        }
        for(k;k<L;k++) {
                if(e[k]==1)
                        h.set(k);
        }
        a=g.to_ulong();
        b=h.to_ulong();
}