[分享]遗传算法(C++)

ilikenba

<DIV class=HtmlCode>
<>// Genetic.cpp: implementation of the CGenetic class.
8 ]4 }7 g( a$ n- c* S//
& E9 h1 e2 |& w: Y3 ~; k//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
& r7 R" r) b' k4 n: r) ?- z<>#include "stdafx.h"</P>
<>#include "Genetic.h"
#include"math.h"
#ifdef _DEBUG
5 e& K9 I& x. `% I1 \* h* e( @#undef THIS_FILE
& s: \* j( [0 Astatic char THIS_FILE[]=__FILE__;
9 X: R& Q- v4 a+ F4 E) V) w& ^' I#define new DEBUG_NEW
#endif
/////张纯禹  2001年   <a href="mailtchunyu79@hotmail.com" target="_blank" >chunyu79@hotmail.com</A>
0 c/ C" F$ I" k//////////////////////////////////////////////////////////////////////
" K+ d- ^6 a+ g5 u// Construction/Destruction
* e% l; v* s/ H//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
- |  }3 a4 y0 d# ?* j<>CGenetic::CGenetic()
{pmutation=0.01;//变异概率
pcross=0.9;//交叉概率
maxgen=5000;//最大进化代数
0 O9 i( K# U# N+ J iVarNo=0;//染色体数目
1 W  E/ @4 L# w+ {$ z- l" c- w- p sumfitness=0.0;
gen=0;
IsSetScope=false;//还未设定个变量范围
IsStoped=false;
for(int i=0;i&lt;MAXBESTNUM;i++)
   bestchrom.fitness=0;
iBestNum=0;
dblCre=0.0;
dblDifference=0.15;
# _6 {  y3 P8 u9 r7 H. } best.fitness=0.0;

; G! G+ v( p. L) T% h& M& N, |4 S initM(MATCOM_VERSION);
}</P>
" G+ z8 H6 ^5 N) o- G6 {<>CGenetic::~CGenetic()
{exitM();
& X/ Y* d' R1 X0 C7 G; s, c}</P>
$ a  j* n) H2 l; t- Q6 C<>int CGenetic::rselect()
{double rand1,partsum;
int j=0;
partsum=0;
4 D! n9 v6 o& K8 g rand1=rand()*sumfitness;
do{
  partsum=partsum+newpop[j].fitness;
) F/ p$ \# @; |+ v' U0 i! [  h# G  j++;
}while((partsum&lt;rand1)&amp;&amp;(j&ltOPSIZE));
return (j-1);
}</P>
<>void CGenetic::generation()
{int i,r1,r2;
CHROM tempChrom;
//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);
' A% L) b) |5 A# ^$ ]% T$ ] //从1到POPSIZE循环，根据适应度选择，进行交叉，组成oldpop
( I( f1 ~9 ~' d) L    for(i=0;i&ltOPSIZE;i+=2){
  r1=rselect();
  r2=rselect();
  cross(newpop[r1],newpop[r2],i);
}</P>
<> // oldpop,newpop进行调换
for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
+ y4 D  X' g2 V  t0 ~! j2 `  X  tempChrom=newpop;
3 `1 [0 ~+ U9 b" ]+ s2 t# i  newpop=oldpop;
  oldpop=tempChrom;
}
- S2 }( _$ H8 D- |. a* T& g( x //从1到POPSIZE循环，对newpop进行变异
' v# o4 v0 r; A: S- s6 K2 K" c    for(i=0;i&ltOPSIZE;i++)
     mutation(&amp;newpop);
}</P>
<>bool CGenetic::begin()
- r6 o/ \- Z( ^{MSG msg;
mData=zeros(1,bpnet-&gt;iInput);
mResult=zeros(1,bpnet-&gt;iOutput);
for(int i=gen;i&lt;maxgen;i++)
{if(IsStoped)
! \, i; v0 @- X  break;
if(bpnet-&gt;iOutput&gt;1){
7 h! e  ?& z/ K0 F ::MessageBox(NULL,"目前只支持一个输出量!","错误",MB_OK);
0 ?! d6 r$ m# H  { return(false);
}
/ {7 q8 V% K8 D. M if(gen==0)
/ I" L0 U) s' l( k$ P1 h& H  init();//如果刚开始运算，初始化
  o5 W* I' C4 o4 M3 X& h  i$ j generation();
gen++;
1 S7 A* O, X7 N //防止假死机
: i2 q3 E- i* U4 ^ :eekMessage(&amp;msg,NULL,0,0,PM_REMOVE);
' L. g  ~) ~2 V :ispatchMessage(&amp;msg);
; p( A, d! q! W- G8 O msg.message=-1;
:ispatchMessage(&amp;msg);//这样可以消除屏闪
2 \. v! g' z4 d6 Z0 T* `}</P>
<>return(true);
}</P>
<>
5 ^$ l- a1 ?4 }( rvoid CGenetic::cross(CHROM chrom1, CHROM chrom2, int iPlace)
{double c;
int i=0;
# k( V. q* g2 U" s6 I+ c1 ]+ e//以交叉概率进行交叉，并对交叉后的新染色体进行判别
6 g& a/ E( ~) s. u  _) k( H& l//循环，直到产生合法的新染色体
) W, n- h* a- n/ \ do{if(flip(pcross)){//交叉概率
c=rand();
2 f6 ~$ {' F" p( v    for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
# }2 o+ ?3 B* z: P: [ oldpop[iPlace].chrom=c*chrom1.chrom+(1-c)*chrom2.chrom;
oldpop[iPlace+1].chrom=(1-c)*chrom1.chrom+c*chrom2.chrom;
9 K( l9 j% @" O) l7 I6 s9 H* W }
( Q- w# f8 `5 A2 i }
else//直接赋值，不再交叉
9 H" j' M9 [) e3 A  U; q" s' ` {oldpop[iPlace]=chrom1;
+ w5 K3 S+ z0 d  oldpop[iPlace+1]=chrom2;
* p0 ?* Z9 D; B }
& |, q6 u2 h* q! O6 n}while(!identify(oldpop[iPlace])||!identify(oldpop[iPlace+1]));</P>
<>}</P>
+ V( L* L: I9 T4 k, J4 ^<>bool CGenetic::flip(double possibility)
9 B% [$ Z  }2 o{double ppp;
ppp=rand();
if(ppp&lt;=possibility)
& b: a# U+ K$ J$ V/ c* d' n, n return (true);
else
return (false);
- {6 d; ]. {# u: k% w% ^}</P>
' ]- `9 Y" T, H0 W<>void CGenetic::mutation(CHROM *chrome)
{double m=10;
int i=0;
CHROM temp1,temp2;
8 E# d/ D( S5 u) u% K* o" `% _4 o 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- o! g# N1 I% f% D+ i         for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
    temp1.chrom=randxy(varminmax[0]-varminmax[1],varminmax[1]-varminmax[0])/10;
          for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
: z1 E- V( {/ x; o$ H+ h. ~     temp2.chrom+=m*temp1.chrom;
3 x1 c9 ]  B4 X# V$ L1 K8 a    if(!identify(temp2))
     m=(double)m/(double)(2.0);
- R4 z4 D9 p3 a9 m0 y' M6 O- q  }while(!identify(temp2));
}
else{
  for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
     temp2.chrom=chrome-&gt;chrom;
}
  w9 @8 y$ Y5 i7 P- d) Z for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
  chrome-&gt;chrom=temp2.chrom;
}</P>
<>void CGenetic::statistic(CHROM pop[])
{int i;
( U5 n. }3 E% j# ?+ D# w4 ] sumfitness=0;
- A* ~1 C% B- Z  B3 Z //循环，计算单个染色体的适应度,以及sumfitness
. b; ~0 e! Q5 }8 }; l, [ for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
$ U: V* W& \7 }9 l( y   pop.fitness=CalFitness(pop);
   sumfitness+=pop.fitness;}
//选出符合条件的染色体
/ n) n6 r/ w  \( E5 U$ k5 q for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
5 t: D9 e0 Q0 ~4 z/ }+ a if(pop.fitness&gt;=dblCre&amp;&amp;IsNew(pop))
( X. a) m; p. c; l  d% n  bestchrom[iBestNum++]=pop;
7 {! o: L% t# h+ X if(pop.fitness&gt;best.fitness)
  best=pop;//纪录最佳染色体
' @( @  R! o% I6 k/ Y% j7 \* q}</P>
<>}</P>
) m2 l1 W7 O: R6 }7 V; a$ D# J1 q+ F- w4 j<>void CGenetic::init()
( K9 u+ _" b- Z! x) m{//对种群进行随机初始化
: t% _0 N, L1 R7 t$ ^) ^int i,j;
3 n5 N1 `; l# r* isrand( (unsigned)time( NULL ) );</P>
5 F4 V$ \8 f  Q<>if(iVarNo!=0&amp;&amp;IsSetScope)
{for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
: B" v; b. G. j* Q9 G for(j=0;j&lt;iVarNo;j++){//在最值间随机赋值
9 p! F$ M7 B) O) F) t% T- i1 r8 h# L  newpop.chrom[j]=randxy(varminmax[j][0],varminmax[j][1]);
9 Y% G/ w* \2 _! v, Q$ z; W        oldpop.chrom[j]=newpop.chrom[j];
( @* r3 V( s: l: @4 R8 F }
0 F2 X& j; ^, K1 h9 ]}
8 `' z9 d. T, ]+ f, L! U0 P}
/ z% J+ y) d) ]$ l else
{if(iVarNo==0)::MessageBox(NULL,"变量数不能为0!","错误...",MB_OK);
" @. C' @4 L3 z1 w& j2 s2 f  else if(!IsSetScope) ::MessageBox(NULL,"还未设置变量范围","错误...",MB_OK);
: e% @5 w7 ?* F4 @3 D) f$ { }
5 J' y) T  |5 m0 K: f" c5 J}</P>
# N! n. h' d8 h$ E
<>double CGenetic::randxy(double x, double y)
$ j+ ]# V% k+ `6 K- }{ return (x+(y-x)*rand());</P>
- `) B( P- i) ~6 o# M<>}</P>
<>void CGenetic::setscope(double scope[MAXVARNO][2], int iNo)
/ T" q" ^# l1 c2 A. h/ Y1 K2 S{int i;
3 u/ l% y. `/ {1 \6 cfor(i=0;i&lt;iNo;i++)
{varminmax[0]=scope[0];//最小值
varminmax[1]=scope[1];//最大值
}
' a, X% ]! f6 _& b- m1 wIsSetScope=true; </P>
<>}</P>
<>double CGenetic::CalFitness(CHROM chrome)
{ double dblResult;
7 F9 b  B: k: _# M int i;
for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
  mData.r(i+1)=chrome.chrom;
# j% O0 t! v* E$ U: h' w mResult=bpnet-&gt;simulate(mData);
$ C6 J( V" E* O1 d, q dblResult=mResult.r(1);
6 w" a2 n/ t  u% v  j/ s( D% e return(dblResult);
}</P>
/ D; j+ w. C* \. t1 B- }3 F
# Z# h( s: ]) l. M! L9 y<P>bool CGenetic::identify(CHROM chrome)
{int i=0;
bool IsOk=true;;
# l" c$ ?) \4 t; i% s- o( o& p for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
  if(chrome.chrom&gt;varminmax[1]||chrome.chrom&lt;varminmax[0])
: j- d, c! S  e9 U: H3 s3 E  {IsOk=false;
0 k1 ]9 t& a3 N, l9 R  break;}
}
return (IsOk);
}</P>
  x7 O/ Z9 O0 D
<P>double CGenetic::difference(CHROM ch1, CHROM ch2)
{double differ,temp1=0.0,temp2=0.0,temp3=0.0,dblTemp1,dblTemp2;
# R/ }) e7 x* j" Y( j# U int i;
0 Q; U6 v3 _# R$ K" e for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
- f% b: I5 E7 P- O  dblTemp1=ch1.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
3 W% a0 L3 r8 l% U: _  dblTemp2=ch2.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
  temp1=temp1+fabs(dblTemp1-dblTemp2)*fabs(dblTemp1-dblTemp2);
     temp2+=dblTemp1*dblTemp1;
2 A; v3 A: a& B" Y) v6 Q2 o+ [: m  temp3+=dblTemp2*dblTemp2;
9 }4 J3 B+ o0 l+ b }
  K- [. i3 Q! z1 r temp2=(temp2&gt;temp3)?temp2:temp3;//取较大者
: y) q2 T' U/ d+ I+ `* {5 a differ=sqrt(temp1)/sqrt(temp2);
return (differ);
}</P>
1 A5 F* P0 a: ]4 y# O<P>bool CGenetic::IsNew(CHROM ch)
* j/ _4 g  w: I: U% u2 g, }, |{int i;
0 }; y6 q" r6 l8 Q4 Y bool IsDifferent;
IsDifferent=true;
+ @1 l2 w. {$ _  k( M/ q for(i=0;i&lt;iBestNum;i++)
  if((difference(ch,bestchrom)&lt;dblDifference)&amp;&amp;(angle(ch,bestchrom)&lt;dblAngle))
  {IsDifferent=false;
5 K  ]: L5 J3 K' B# T: \      break;
8 g% t; G7 k! ?: D, |+ i3 S  X  }
return (IsDifferent);</P>
! I" E1 z1 H5 x6 h2 Z, o! V<P>}</P>
7 z  Y$ ?1 H/ d5 x; Q<P>double CGenetic::angle(CHROM ch1, CHROM ch2)
{double pi,temp1=0.0,temp2=0.0,temp3=0.0,dblCos=0.0,angle;
& R" x" X  U/ g; }) M) ]6 M int i=0;
/ d% ]( B: B0 v$ u4 m6 T# H6 x  F double dblTemp1,dblTemp2;
for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
, u( ?+ Z4 b- l( a) c' y9 k {dblTemp1=ch1.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
  dblTemp2=ch2.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
1 ~6 f4 N* j5 b! h  temp1+=dblTemp1*dblTemp2;
  temp2+=dblTemp1*dblTemp1;
* N9 Z4 W  a7 {  temp3+=dblTemp2*dblTemp2;
}
/ s8 S- p; ^& C  h; H) Z- Z* l, n temp2=sqrt(temp2);
temp3=sqrt(temp3);
dblCos=temp1/(temp2*temp3);
/ @) `4 C1 q2 e1 r0 g2 u pi=acos(-1.0);
/ f- g8 J# I; Y5 {( W) ` angle=acos(dblCos);
angle=(angle/pi)*180.0;//转化为角度
( j8 T4 h! z0 \* @- a6 c return (angle);</P>
<P>}</P></DIV>
<DIV class=HtmlCode>
7 g9 _, S  C9 K$ V<P>// Genetic.h: interface for the CGenetic class.
//
7 ^1 E" `! ~# a. i0 ~//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
% U) s8 a2 w" X<P>#if !defined(AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_)
4 q2 Y  A8 B5 |2 g' A6 d. u#define AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_</P>
+ a+ ^- A, }7 `4 M( R1 B2 t<P>#if _MSC_VER &gt; 1000
+ e0 P8 x* I; z) g" e" o#pragma once
" Y2 }( F5 n4 g* D! |5 F+ M1 o3 Q#endif // _MSC_VER &gt; 1000
2 s( T9 p( m' P  D# ^$ @. ^8 M#include"definition.h"
$ u! H% i, o  k8 ^  }5 l6 mtypedef struct mychrom{
double chrom[MAXVARNO];
% G' r  B, Z- C5 H% I5 K8 ldouble fitness;//适应度
- H$ k( e, L& k4 Q* N: p6 q}CHROM;
#include "BpNet.h"
////////张纯禹 2001年   <a href="mailtchunyu79@hotmail.com" target="_blank" >chunyu79@hotmail.com</A>
. t+ a& y2 ~' g7 s3 cclass CGenetic  
{
0 s+ X6 ^) ~! R3 H" \. Jpublic:
bool IsStoped;
, X# k% G' T2 U* ~2 y0 ?/ N. t double dblAngle;
- R, M. _1 E+ D CHROM best;
& Z; @% L, M" D, ?: p+ L% c4 r Mm mData,mResult;
3 Z' ^& D- H* z( Z/ q, @* m* n double dblDifference;//差异〉改值的染色体视为不同
% c, \, u9 q7 G8 E! `5 o 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
: m/ ?) o+ s7 | CBpNet * bpnet;
//double (* obj_fun)();
double CalFitness(CHROM chrome);//计算适应度函数
1 D7 n6 t) a9 V5 n! u long gen;//当前进化代数
& a" C" Y) F7 Q, E& V void setscope(double scope[MAXVARNO][2],int iNo);//设置染色体取值范围
double randxy(double x,double y);//产生x,y之间的随机数
9 @# N- ~3 |- V# f4 b void statistic(CHROM pop[]);
4 {8 b# n3 M0 Z8 D0 R* m% T CHROM bestchrom[MAXBESTNUM];//最优染色体
bool begin();//主函数
! t, y/ }: l, O, Z4 v, ~; m7 c void generation();//一次进化
int rselect();//轮盘赌选择
CHROM newpop[POPSIZE];//种群
CHROM oldpop[POPSIZE];//种群
% ]/ R0 R) @' A' y% X- i. ?  q; F double pmutation;//变异概率
/ j! r6 i9 U+ Z' ~$ p* N3 o# X double pcross;//交叉概率
6 C% b3 i. l) z6 w% ? long maxgen;//最大进化代数
6 Y6 D0 b3 L/ X+ N3 L1 e int iVarNo;//染色体数目
double sumfitness;
CGenetic();
( F# I' |. y9 O* D  f8 B6 M virtual ~CGenetic();</P>
  v4 w9 l' n1 u( O* A- z( ?' x6 M; L% O<P>private:
double angle(CHROM ch1,CHROM ch2);
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>
0 g$ Z! [$ B2 u0 ?/ n# Z<P> bool identify(CHROM chrome);//验证是否为合法的染色体
double varminmax[MAXVARNO][2];
" B6 b' |& j8 Y8 M void init();//初始化，设置初始染色体
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
( X: O3 _4 q! L! U  Z" \  D void cross(CHROM chrom1,CHROM chrom2,int iPlace);
bool IsSetScope;

};</P>
<P>#endif // !defined(AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_)
. X2 [7 `# O9 E) v; T2 h$ E
2 Y0 u) k  M7 Y+ \</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>