[分享]遗传算法(C++)

ilikenba

<DIV class=HtmlCode>
" R" f* L" s  S6 ?5 F<>// Genetic.cpp: implementation of the CGenetic class.
//
- L& L  ~2 {0 G4 @3 S5 R" f//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
<>#include "stdafx.h"</P>
. c( S5 Y  M1 u  c<>#include "Genetic.h"
#include"math.h"
( d$ U$ _" b" V, ^* m" q9 Q- B% a#ifdef _DEBUG
, [; @% p* \8 U9 D0 p0 H$ O#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif
/////张纯禹  2001年   <a href="mailtchunyu79@hotmail.com" target="_blank" >chunyu79@hotmail.com</A>
7 ~1 G. L- K! k  N* l( F  x: z//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
: L  w! z9 P3 q& h5 [1 s: W% O<>CGenetic::CGenetic()
{pmutation=0.01;//变异概率
pcross=0.9;//交叉概率
9 x! \7 q. u6 X% O6 j6 X* h$ ^! q maxgen=5000;//最大进化代数
iVarNo=0;//染色体数目
) ]9 X: i& x0 g' B sumfitness=0.0;
gen=0;
IsSetScope=false;//还未设定个变量范围
/ j3 V, U5 X, I$ |( W5 g IsStoped=false;
0 I, c4 S) |$ O- `8 r for(int i=0;i&lt;MAXBESTNUM;i++)
0 j2 j4 Z+ q5 g! l% m6 O   bestchrom.fitness=0;
: M( f3 {- e( x/ \- } iBestNum=0;
1 ^* x! ]/ b( E& }5 z3 O dblCre=0.0;
6 W+ r- j& U' A, I" | dblDifference=0.15;
best.fitness=0.0;
" A* F1 c$ t8 B  t3 Z9 I
9 Z' O5 }; b6 i- ], p# `) U# t initM(MATCOM_VERSION);
: o/ R" N1 A4 M4 a. n- t: V/ m1 X! y }</P>
<>CGenetic::~CGenetic()
3 y/ y1 F. e9 ~. V: n& K{exitM();
3 T3 R+ n* A* t) i}</P>
% P  @6 Q( n  n2 ^<>int CGenetic::rselect()
/ P% S* E) G  W0 Y, E{double rand1,partsum;
2 J  d+ b* r$ j& o7 b3 x' \! ] int j=0;
partsum=0;
" J" q) p' n  e( z rand1=rand()*sumfitness;
do{
  partsum=partsum+newpop[j].fitness;
  j++;
. g, ~9 i7 u9 {8 F/ Y }while((partsum&lt;rand1)&amp;&amp;(j&ltOPSIZE));
return (j-1);
4 O" e* h3 U1 a! s4 a7 w3 B* l8 m}</P>
<>void CGenetic::generation()
* e) Z1 H9 j! ?7 ~# R, ?! q; a" `{int i,r1,r2;
' M* }4 a# c% P  `0 e CHROM tempChrom;
  [% u& n0 Z" C" o1 A //进行统计，计算newpop单个染色体的适应度，选出最优染色体
statistic(newpop);
//从1到POPSIZE循环，根据适应度选择，进行交叉，组成oldpop
    for(i=0;i&ltOPSIZE;i+=2){
  r1=rselect();
- V; c1 H1 t2 S  w3 E# }. m  B  r2=rselect();
. h. Q. I$ c8 W" U( p+ u0 r  cross(newpop[r1],newpop[r2],i);
+ {% t  v% N* V' p/ J0 z+ J+ i& c }</P>
<> // oldpop,newpop进行调换
* _9 ]- o' v' l9 u: N  S for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
. Y! S9 ]0 T5 b: F0 a2 @8 u  tempChrom=newpop;
' P! }  d  w. C& e2 D; v; l8 A8 R  newpop=oldpop;
( C9 i4 J" j% F9 B. k  oldpop=tempChrom;
}
# ~( H# ^/ N7 b+ k1 l5 k //从1到POPSIZE循环，对newpop进行变异
    for(i=0;i&ltOPSIZE;i++)
     mutation(&amp;newpop);
}</P>
& ^. w! c8 l. m2 c<>bool CGenetic::begin()
$ z9 e" l# s3 t3 ~$ Y; _$ ^{MSG msg;
, ~! F/ j6 ~+ O1 U3 P, @ mData=zeros(1,bpnet-&gt;iInput);
  J+ C  B" U4 k8 P* ]6 S mResult=zeros(1,bpnet-&gt;iOutput);
for(int i=gen;i&lt;maxgen;i++)
{if(IsStoped)
  break;
( Z0 {9 |8 A$ z4 @ if(bpnet-&gt;iOutput&gt;1){
, w$ z! n* p0 R+ u, t+ R ::MessageBox(NULL,"目前只支持一个输出量!","错误",MB_OK);
return(false);
}
6 {& m: e, r2 W if(gen==0)
4 @( @* b+ ~0 I9 V: `9 G  init();//如果刚开始运算，初始化
0 t! p8 P; n( M" t  ` generation();
/ r) U, P  |5 p8 Q  }2 D( L) p: M gen++;
//防止假死机
:eekMessage(&amp;msg,NULL,0,0,PM_REMOVE);
:ispatchMessage(&amp;msg);
6 M" t# B) W: E4 j( d msg.message=-1;
- _* ^7 t8 z! |6 e :ispatchMessage(&amp;msg);//这样可以消除屏闪
. V6 w. d+ i% P. `/ v, b- V}</P>
<>return(true);
}</P>
/ L! b- E( _4 D8 ]<>
  N4 @  q: g; J( r1 }void CGenetic::cross(CHROM chrom1, CHROM chrom2, int iPlace)
, |1 }. ~* C. V+ o9 h- x0 g' a: P1 ^{double c;
int i=0;
//以交叉概率进行交叉，并对交叉后的新染色体进行判别
0 a8 e& c. u1 N+ V//循环，直到产生合法的新染色体
do{if(flip(pcross)){//交叉概率
c=rand();
) I& o/ @. L% l4 A+ F2 L' E# Z; C    for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
6 P% Y" n3 x, V' z9 {% t oldpop[iPlace].chrom=c*chrom1.chrom+(1-c)*chrom2.chrom;
: n9 ~' E/ a$ z9 W/ c& q, N7 [! u oldpop[iPlace+1].chrom=(1-c)*chrom1.chrom+c*chrom2.chrom;
}
}
+ N( ~2 k0 C* I' R9 i8 I else//直接赋值，不再交叉
{oldpop[iPlace]=chrom1;
* W. o3 I3 r, {4 D  U% ]  oldpop[iPlace+1]=chrom2;
}
, x: [( K& j% h) S" M$ o2 m}while(!identify(oldpop[iPlace])||!identify(oldpop[iPlace+1]));</P>
<>}</P>
<>bool CGenetic::flip(double possibility)
{double ppp;
1 a2 P2 M! |3 H3 p* l8 M. t5 Pppp=rand();
* J! _# G6 x  a2 x8 sif(ppp&lt;=possibility)
return (true);
/ o7 `  O1 v) f0 p# a  Jelse
$ u* d+ l& x0 `" `3 a2 p' d return (false);
}</P>
) ^4 J0 k' F  ~( T0 v<>void CGenetic::mutation(CHROM *chrome)
3 M" A7 o6 v! ?6 x6 E0 `{double m=10;
int i=0;
% N( v# J6 R8 E2 i9 u, \7 C% ] CHROM temp1,temp2;
if(flip(pmutation)){ //以变异概率进行变异
  do{ for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
     temp2.chrom=chrome-&gt;chrom;
  ^. C/ n# v7 Q% j: D         for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
0 c$ O# {3 b+ s    temp1.chrom=randxy(varminmax[0]-varminmax[1],varminmax[1]-varminmax[0])/10;
4 }9 W+ m! ^( `$ j$ m- c          for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
8 c& j* {1 v5 p     temp2.chrom+=m*temp1.chrom;
3 ~/ s$ s0 u" k: U  i- R    if(!identify(temp2))
     m=(double)m/(double)(2.0);
5 ]/ C' P# n6 w4 B* Q6 c  }while(!identify(temp2));
}
. x* v+ s; x, w/ {, p8 x3 M2 d else{
- i4 F3 t0 m5 r+ @3 U  for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
3 U2 k8 }4 K3 p- ]$ Z9 Y     temp2.chrom=chrome-&gt;chrom;
2 Y9 [$ f8 H$ G' N9 o }
for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
  chrome-&gt;chrom=temp2.chrom;
}</P>
<>void CGenetic::statistic(CHROM pop[])
! T8 c/ A. D$ S% Q. c+ `{int i;
; ?6 G1 w( L5 n5 O' e0 ~- T sumfitness=0;
1 c0 v% r9 b3 [4 k$ G+ m' ~ //循环，计算单个染色体的适应度,以及sumfitness
for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
8 T8 _, L) A% Y# B' }' z   pop.fitness=CalFitness(pop);
   sumfitness+=pop.fitness;}
. v* `* h0 d9 W8 V //选出符合条件的染色体
, Q+ [; W& q4 I4 Q+ Q for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
7 n2 N: v5 P% l& q; {# h if(pop.fitness&gt;=dblCre&amp;&amp;IsNew(pop))
  bestchrom[iBestNum++]=pop;
/ A, N2 \3 S3 N( k) W* I! D+ l if(pop.fitness&gt;best.fitness)
1 [& a  [+ m5 F# Z. ?" v  best=pop;//纪录最佳染色体
+ q5 W6 S* |$ l- S- d$ \}</P>
  A6 Q/ M: F- H1 l* G3 ]<>}</P>
<>void CGenetic::init()
  c! H! C) f6 Q9 j5 I5 L, n3 f{//对种群进行随机初始化
' c2 N# r4 L8 Tint i,j;
8 x; I% X4 r( [5 {! _- T0 Nsrand( (unsigned)time( NULL ) );</P>
<>if(iVarNo!=0&amp;&amp;IsSetScope)
{for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
' b) C0 Q6 `  G8 h for(j=0;j&lt;iVarNo;j++){//在最值间随机赋值
. ]' J: K0 g+ T1 h+ N/ A3 S9 Q9 |# J  newpop.chrom[j]=randxy(varminmax[j][0],varminmax[j][1]);
        oldpop.chrom[j]=newpop.chrom[j];
5 X2 g0 O$ e; m) X6 n& t) I }
}
}
5 `/ @3 f  i% y else
{if(iVarNo==0)::MessageBox(NULL,"变量数不能为0!","错误...",MB_OK);
  else if(!IsSetScope) ::MessageBox(NULL,"还未设置变量范围","错误...",MB_OK);
}
1 q/ A% i$ n/ a+ }, F}</P>
( r5 G: L. f, h8 ~* a9 L
<>double CGenetic::randxy(double x, double y)
2 r  c* X$ o9 @% x* q4 u, d" {{ return (x+(y-x)*rand());</P>
<>}</P>
5 b5 y$ n7 k& j<>void CGenetic::setscope(double scope[MAXVARNO][2], int iNo)
{int i;
! g" w8 Z( R: V  _* F4 ]2 B3 Kfor(i=0;i&lt;iNo;i++)
. a; c( f# a* y+ z7 g- {" I{varminmax[0]=scope[0];//最小值
varminmax[1]=scope[1];//最大值
}
6 n! ]# _- R$ W9 @" Q3 j" RIsSetScope=true; </P>
+ X& P" J, C9 e: f0 I8 u( K<>}</P>
1 g- B" z; T1 X0 R7 \<>double CGenetic::CalFitness(CHROM chrome)
0 |6 {" d4 L& ~9 V2 [{ double dblResult;
  I- Q& @9 H3 h* U+ D' }9 N9 M int i;
1 U# t( |  t3 p, `1 @7 M for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
" I+ M2 P5 @7 s0 D$ @  mData.r(i+1)=chrome.chrom;
! G/ F: N& {6 l5 D; m mResult=bpnet-&gt;simulate(mData);
. n2 Q# m1 b6 A dblResult=mResult.r(1);
return(dblResult);
}</P>
& Q! F# v  V* _% h
<P>bool CGenetic::identify(CHROM chrome)
{int i=0;
bool IsOk=true;;
; c; u9 _& J' b1 q3 a for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
  if(chrome.chrom&gt;varminmax[1]||chrome.chrom&lt;varminmax[0])
7 ~' W5 p6 n- s* U1 Z. {6 J  {IsOk=false;
  break;}
}
! V2 [2 V- H' [( k! t return (IsOk);
}</P>
9 f0 o, R5 \# C* x# z
- u: g. g: Q, B9 {+ C<P>double CGenetic::difference(CHROM ch1, CHROM ch2)
: C& @( `+ w" s6 @2 R{double differ,temp1=0.0,temp2=0.0,temp3=0.0,dblTemp1,dblTemp2;
/ [! t/ l+ n, `( [) { int i;
for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
: }5 q9 ~6 @: ^# k& @  dblTemp1=ch1.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
  dblTemp2=ch2.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
  temp1=temp1+fabs(dblTemp1-dblTemp2)*fabs(dblTemp1-dblTemp2);
: V; e! T9 |  ^6 U' V( X7 u& f     temp2+=dblTemp1*dblTemp1;
; a6 f" W, M5 \! \/ l/ p  temp3+=dblTemp2*dblTemp2;
}
8 ?/ ^- {. [- k2 a temp2=(temp2&gt;temp3)?temp2:temp3;//取较大者
" P: P1 h# x+ e8 ]# u. D; c differ=sqrt(temp1)/sqrt(temp2);
return (differ);
2 G. {1 m2 f1 u) d$ ]: X}</P>
# h# \1 W5 E1 ^' n<P>bool CGenetic::IsNew(CHROM ch)
, H* E3 b+ l+ g" p$ }2 |  v- u: w{int i;
bool IsDifferent;
# X% G+ z! }& y  O( t; A IsDifferent=true;
& U2 F/ s, \: n7 R, Z: K for(i=0;i&lt;iBestNum;i++)
5 K4 m: `& u+ m& D9 ^  if((difference(ch,bestchrom)&lt;dblDifference)&amp;&amp;(angle(ch,bestchrom)&lt;dblAngle))
5 Y, \" ~5 I' A" ^8 o& a; E0 n  {IsDifferent=false;
      break;
% X3 E6 o" ]5 b5 |  }
- L% Q8 ?& [/ h1 O( lreturn (IsDifferent);</P>
) o( k+ w" a* H<P>}</P>
<P>double CGenetic::angle(CHROM ch1, CHROM ch2)
{double pi,temp1=0.0,temp2=0.0,temp3=0.0,dblCos=0.0,angle;
- F0 h% k& q& I9 Q, f6 G int i=0;
4 R/ F; j; ^' [ double dblTemp1,dblTemp2;
for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
. K8 _4 G& j! h- r& y {dblTemp1=ch1.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
, J3 }7 ]8 Y% D6 C; ]0 J  dblTemp2=ch2.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
  temp1+=dblTemp1*dblTemp2;
. r1 [  w' ?6 |* @  temp2+=dblTemp1*dblTemp1;
  temp3+=dblTemp2*dblTemp2;
}
temp2=sqrt(temp2);
0 w' Y6 U3 z" E# A4 }, i* w temp3=sqrt(temp3);
dblCos=temp1/(temp2*temp3);
$ C  K. \! @) a# p5 E3 S pi=acos(-1.0);
/ v0 k1 g0 C$ W2 I: I angle=acos(dblCos);
& M$ ?1 `9 a5 H% C: C* J: d8 V angle=(angle/pi)*180.0;//转化为角度
( w6 I% d) f3 W6 H+ n0 S! O4 L# s$ X return (angle);</P>
<P>}</P></DIV>
<DIV class=HtmlCode>
& }# U+ @" T/ m# Z, m<P>// Genetic.h: interface for the CGenetic class.
//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
0 S; X( |( B5 G: M, M<P>#if !defined(AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_)
/ s1 L, x0 }* B#define AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_</P>
7 ~& q) G( \5 F+ G" z- P<P>#if _MSC_VER &gt; 1000
#pragma once
#endif // _MSC_VER &gt; 1000
#include"definition.h"
, x  {0 C' i7 P) i' S9 ~typedef struct mychrom{
double chrom[MAXVARNO];
; _8 J; _" D: N' q- d' r# h5 gdouble fitness;//适应度
/ \$ ]- \4 B$ C8 F}CHROM;
#include "BpNet.h"
////////张纯禹 2001年   <a href="mailtchunyu79@hotmail.com" target="_blank" >chunyu79@hotmail.com</A>
& b+ V2 B  s: J) p8 z7 [; Eclass CGenetic  
{
public:
, p: i4 J! U2 k. a5 m  n/ ` bool IsStoped;
; G7 p8 Q, t7 s# x2 V6 O double dblAngle;
  Q6 k9 S( N, @: w+ C CHROM best;
2 H5 h9 }- O5 S& S2 b8 ` Mm mData,mResult;
double dblDifference;//差异〉改值的染色体视为不同
% D1 ^- T1 l' g% f( q  z double dblCre;//适应度&gt;改值的染色体符合条件
int iBestNum;//符合条件的染色体数目
% B8 _$ C, M1 u* i& f# i CBpNet * bpnet;
9 z, z6 \+ r# q0 K0 F' D: M* [ //double (* obj_fun)();
" u* s+ T" |" _* s5 B% A! ? double CalFitness(CHROM chrome);//计算适应度函数
( ^! E7 Z" A8 o/ `& h( }# J long gen;//当前进化代数
+ I: S) v7 D2 @! x void setscope(double scope[MAXVARNO][2],int iNo);//设置染色体取值范围
  C; j2 T, W! J+ | double randxy(double x,double y);//产生x,y之间的随机数
8 D, h" E! v+ w void statistic(CHROM pop[]);
CHROM bestchrom[MAXBESTNUM];//最优染色体
bool begin();//主函数
6 Y& c8 @% x; x# h void generation();//一次进化
% i1 V3 W# P4 s2 z" K. t9 O int rselect();//轮盘赌选择
: |" z+ j( M/ t, {8 A3 J& S CHROM newpop[POPSIZE];//种群
  k; u& e3 f5 v1 p0 @1 U5 P CHROM oldpop[POPSIZE];//种群
8 d6 T+ M2 |7 e double pmutation;//变异概率
double pcross;//交叉概率
long maxgen;//最大进化代数
* \! B5 Q. j( ]; B+ Z8 I. W int iVarNo;//染色体数目
double sumfitness;
CGenetic();
7 Y" |! @5 h# K( g5 g virtual ~CGenetic();</P>
<P>private:
5 C* x, D$ h' g  Q double angle(CHROM ch1,CHROM ch2);
0 P0 |& q/ ]' Q1 ? bool IsNew(CHROM ch);//判断是否为符合条件的新染色体
double difference(CHROM ch1,CHROM ch2);//量个染色体之间的差异,用以区别</P>
<P> bool identify(CHROM chrome);//验证是否为合法的染色体
: Q2 l: E1 A3 m( m3 @ double varminmax[MAXVARNO][2];
void init();//初始化，设置初始染色体
6 ]% u3 Z; l/ W, i/ c/ z void mutation(CHROM *chrome);//对新染色体进行变异
bool flip(double possibility);//测试
//交叉操作，iPlace指明新染色体位置
8 n2 L! r8 n! E7 V void cross(CHROM chrom1,CHROM chrom2,int iPlace);
1 s: s4 U# a; y. R4 f bool IsSetScope;
, z$ m3 X6 b1 }' R7 N; B& }' E
. {4 u$ b2 T! |' |- Q7 ]) ]};</P>
! c: {. R/ ?; Y; k<P>#endif // !defined(AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_)

. o. d0 S2 R5 b& I! {9 t</P></DIV>

bogolyx

细细，谢谢了，请问有神经网络的vc++程序码？

edewo

你好，你发的程序我也看了，不过请问一下在Genetic.h头文件中，头文件definition.h和变量MAXVARNO在哪里可以找到，多谢了，你用这个类了吗，效果怎么样

hawkltl

<>能不能发份你的这部分程序给我啊？(包含Genetic.h头文件)</P><>谢谢！</P><><a href="mailthawkltl@eyou.com" target="_blank" >hawkltl@eyou.com</A></P><>QQ:297478832</P>

canglang

不错,支持

yiping_fly

<>有量子遗传算法解背包问题的程序么，谢谢斑竹</P>
<>QQ 20409589 EMAIL yiping8241@sohu.com</P>

txj66

<>好啊啊</P>

luotianj

<>谢谢</P>

john.liu

<>good</P>

bluewisher

<>还不会用</P>