[分享]遗传算法(C++)

ilikenba

<DIV class=HtmlCode>
<>// Genetic.cpp: implementation of the CGenetic class.
//
/ [; o$ l  X; p//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
$ X0 Y4 }' c5 s8 D4 J- u. M<>#include "stdafx.h"</P>
" M1 [) @* x" k, q8 x<>#include "Genetic.h"
#include"math.h"
#ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
2 c: m( P! \% i& {# Z+ `#endif
5 l( H: g" a/ @. ~/////张纯禹  2001年   <a href="mailtchunyu79@hotmail.com" target="_blank" >chunyu79@hotmail.com</A>
5 ^8 k4 Q8 a) J* f5 U: ?+ g//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
9 _. z6 o) P" c% v5 G8 t8 t<>CGenetic::CGenetic()
+ C9 J2 a) p) ]8 A, i{pmutation=0.01;//变异概率
pcross=0.9;//交叉概率
maxgen=5000;//最大进化代数
iVarNo=0;//染色体数目
sumfitness=0.0;
gen=0;
$ Q7 s0 F7 i3 J/ O( z IsSetScope=false;//还未设定个变量范围
IsStoped=false;
for(int i=0;i&lt;MAXBESTNUM;i++)
2 s& Y( V! w2 ?   bestchrom.fitness=0;
* e- ^0 Z/ n2 g: y( Z6 R& l* [6 Z- Y) w iBestNum=0;
  x0 u# l1 ]% D8 B dblCre=0.0;
" I3 G4 y6 _) F0 U dblDifference=0.15;
best.fitness=0.0;

. @. z) P- g' v. A' X2 S' i initM(MATCOM_VERSION);
}</P>
- N2 U( t) L; k/ q<>CGenetic::~CGenetic()
; Z1 P9 p. \- W{exitM();
}</P>
1 y& I. B7 ~& Z& R  ^<>int CGenetic::rselect()
{double rand1,partsum;
' I+ x4 c9 a- v7 p8 W int j=0;
partsum=0;
6 O7 l/ B& |8 t: t rand1=rand()*sumfitness;
5 P9 \/ ^* D% _& ~ do{
# Z+ O8 _# k0 x9 w7 O: x: I- o& N3 P  partsum=partsum+newpop[j].fitness;
  j++;
( K) u. N9 h. ~! l9 I }while((partsum&lt;rand1)&amp;&amp;(j&ltOPSIZE));
return (j-1);
  o2 ~; @. d. w0 T1 h}</P>
<>void CGenetic::generation()
* g2 z: x2 T& U! [; ]: Q{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
2 \: y% f) o. i2 ^. A  M0 q* T statistic(newpop);
//从1到POPSIZE循环，根据适应度选择，进行交叉，组成oldpop
  r8 O- Z, t$ Y+ `% h8 G    for(i=0;i&ltOPSIZE;i+=2){
  r1=rselect();
  r2=rselect();
  cross(newpop[r1],newpop[r2],i);
. k1 c( L2 ?# N% o6 ^5 R0 h2 F) U( G$ j }</P>
" z' V) S! Z. \3 w  E6 v- g<> // oldpop,newpop进行调换
. \" R3 ~1 `0 m4 Z2 y for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
  tempChrom=newpop;
  newpop=oldpop;
# _9 C" v+ V9 i  oldpop=tempChrom;
}
//从1到POPSIZE循环，对newpop进行变异
5 j2 U1 p7 V5 |: u+ r0 ^    for(i=0;i&ltOPSIZE;i++)
, Y8 Y8 M- K! @1 [- O/ @     mutation(&amp;newpop);
}</P>
<>bool CGenetic::begin()
{MSG msg;
mData=zeros(1,bpnet-&gt;iInput);
0 G7 _! j3 a' R! N' i, w mResult=zeros(1,bpnet-&gt;iOutput);
for(int i=gen;i&lt;maxgen;i++)
- |0 ]* I' H& c7 V9 b3 D$ l{if(IsStoped)
  break;
if(bpnet-&gt;iOutput&gt;1){
7 k8 J/ y$ ^  s9 [5 r* s2 q# g( U ::MessageBox(NULL,"目前只支持一个输出量!","错误",MB_OK);
/ t# {) {3 H; ~+ w+ F: V( Z return(false);
}
if(gen==0)
  init();//如果刚开始运算，初始化
5 W3 W4 k" z7 G1 Y! G" c- P- T generation();
# G% |2 C! k( \  e& v/ ]5 g7 H, K2 i8 k gen++;
//防止假死机
+ @9 P0 i5 l$ T  ]: X0 ^  ] :eekMessage(&amp;msg,NULL,0,0,PM_REMOVE);
:ispatchMessage(&amp;msg);
* W2 N( k, G1 h5 ]8 R0 Y0 V& R msg.message=-1;
1 a+ f* ^8 P+ [ :ispatchMessage(&amp;msg);//这样可以消除屏闪
! O2 O( _" ?- U2 V$ z% \}</P>
( c/ m3 x4 B& W9 y: g% r<>return(true);
}</P>
<>
7 H2 b' }( \- a+ W( `' l3 ~void CGenetic::cross(CHROM chrom1, CHROM chrom2, int iPlace)
) @" v0 [3 a9 e, Q{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
+ V8 W$ j, m% }: {/ d! S  o8 `//循环，直到产生合法的新染色体
do{if(flip(pcross)){//交叉概率
c=rand();
    for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
6 P) T& ^( O4 b1 B& U2 R- v oldpop[iPlace].chrom=c*chrom1.chrom+(1-c)*chrom2.chrom;
oldpop[iPlace+1].chrom=(1-c)*chrom1.chrom+c*chrom2.chrom;
! O; j$ x  D$ w2 L* Z7 W }
}
; g- I- ~5 g6 w) \* U else//直接赋值，不再交叉
. H# t6 E8 h* d# a {oldpop[iPlace]=chrom1;
  oldpop[iPlace+1]=chrom2;
}
}while(!identify(oldpop[iPlace])||!identify(oldpop[iPlace+1]));</P>
6 v# ?8 L8 E* h3 J6 w6 |# A<>}</P>
/ R- R4 S: ~+ O- u9 O<>bool CGenetic::flip(double possibility)
{double ppp;
ppp=rand();
if(ppp&lt;=possibility)
. g: A: y2 C+ ]- f% X: L' N return (true);
else
return (false);
3 H& R% l6 U, g) ]( Z2 A}</P>
<>void CGenetic::mutation(CHROM *chrome)
{double m=10;
  S. k1 J3 f% Q; q" ?) H int i=0;
CHROM temp1,temp2;
* ?+ t% g: Q; K& X- ]4 T  p2 X" r if(flip(pmutation)){ //以变异概率进行变异
  do{ for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
9 k, Z8 A8 X- H     temp2.chrom=chrome-&gt;chrom;
         for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
6 i, n! y# y( R# j1 A    temp1.chrom=randxy(varminmax[0]-varminmax[1],varminmax[1]-varminmax[0])/10;
1 ]4 t6 y" Y5 ]' q          for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
* _0 [; Y9 y; O     temp2.chrom+=m*temp1.chrom;
    if(!identify(temp2))
" \3 F; E- A& Z3 E     m=(double)m/(double)(2.0);
  }while(!identify(temp2));
  F3 w5 @/ a, K }
else{
  for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
     temp2.chrom=chrome-&gt;chrom;
}
for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
  chrome-&gt;chrom=temp2.chrom;
}</P>
<>void CGenetic::statistic(CHROM pop[])
6 c4 }0 I- W. W! y$ Z, x6 B{int i;
8 z8 W' E8 z. n6 X sumfitness=0;
//循环，计算单个染色体的适应度,以及sumfitness
for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
  \( L! Y8 L& Q   pop.fitness=CalFitness(pop);
   sumfitness+=pop.fitness;}
//选出符合条件的染色体
* Z$ |" i: \0 i1 t$ F/ t% d% {/ M1 M5 M for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
( ?4 ?7 R; U, ^  | if(pop.fitness&gt;=dblCre&amp;&amp;IsNew(pop))
  bestchrom[iBestNum++]=pop;
0 S7 T6 {. R7 \6 H if(pop.fitness&gt;best.fitness)
& u$ @/ ?+ Y' k, G  best=pop;//纪录最佳染色体
" J% L) f( G. K! }}</P>
<>}</P>
" @7 w4 x' l0 z. N4 X% C<>void CGenetic::init()
{//对种群进行随机初始化
int i,j;
* n% u: e& M0 H# I9 Msrand( (unsigned)time( NULL ) );</P>
& {3 V6 H; h& ^6 c+ b  H<>if(iVarNo!=0&amp;&amp;IsSetScope)
& J2 M9 f- m! s2 M{for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
for(j=0;j&lt;iVarNo;j++){//在最值间随机赋值
  newpop.chrom[j]=randxy(varminmax[j][0],varminmax[j][1]);
3 s$ e3 {+ e  Q2 G        oldpop.chrom[j]=newpop.chrom[j];
4 T" b# J  t4 q6 o }
}
$ K+ e9 E. y2 W: m}
else
) l7 ?9 v2 ?9 \7 }! ~0 K {if(iVarNo==0)::MessageBox(NULL,"变量数不能为0!","错误...",MB_OK);
  else if(!IsSetScope) ::MessageBox(NULL,"还未设置变量范围","错误...",MB_OK);
; y/ G( v+ G& z* A }
& a! M9 G' \) u6 W& I/ A}</P>

+ l0 [4 q. n, A<>double CGenetic::randxy(double x, double y)
, }  a, R7 Y. ^% i: R4 V{ return (x+(y-x)*rand());</P>
8 i8 X' E- g5 a4 d& Z! R<>}</P>
<>void CGenetic::setscope(double scope[MAXVARNO][2], int iNo)
" y8 f" ]  I9 d! r{int i;
0 d$ k0 M2 g- k0 r' Z' O$ U" U" y) E! ?for(i=0;i&lt;iNo;i++)
2 d7 \$ |. Z, u" v& U{varminmax[0]=scope[0];//最小值
0 Q: Z4 P) r5 Y  A/ r! g varminmax[1]=scope[1];//最大值
}
$ b4 M9 B* g# u  }8 M7 l( aIsSetScope=true; </P>
8 |7 t1 a; X4 M5 \<>}</P>
: W1 `3 x! [, Q3 A7 a7 X<>double CGenetic::CalFitness(CHROM chrome)
3 u: z) {$ A; q' W{ double dblResult;
- u- a( O- a! b! n4 X. q int i;
5 g  t7 G! T% F8 Q7 A for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
  mData.r(i+1)=chrome.chrom;
0 z& z" F' y+ R* a  x2 E) K0 [ mResult=bpnet-&gt;simulate(mData);
dblResult=mResult.r(1);
3 w# L! a8 ^9 o' m return(dblResult);
" m& `0 B5 `' B! J( s}</P>

5 ?% ~+ a' a) @<P>bool CGenetic::identify(CHROM chrome)
{int i=0;
bool IsOk=true;;
" k( O4 i$ w/ }# }( |0 c  J+ l for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
  if(chrome.chrom&gt;varminmax[1]||chrome.chrom&lt;varminmax[0])
  {IsOk=false;
# W5 }# J' G+ x( p, Q$ M  break;}
}
3 B: \; F  V7 ^/ g" S return (IsOk);
0 b  ?, e1 j1 S7 N& o0 \}</P>

/ B7 ?+ I9 d+ X" S1 P" g<P>double CGenetic::difference(CHROM ch1, CHROM ch2)
{double differ,temp1=0.0,temp2=0.0,temp3=0.0,dblTemp1,dblTemp2;
8 \$ D  u$ }* l: H9 ]3 O int i;
for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
  dblTemp1=ch1.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
& R3 v) Q2 ^5 x  dblTemp2=ch2.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
  temp1=temp1+fabs(dblTemp1-dblTemp2)*fabs(dblTemp1-dblTemp2);
9 p+ [2 d6 w- ], X, k     temp2+=dblTemp1*dblTemp1;
  temp3+=dblTemp2*dblTemp2;
}
8 L" g6 S+ z# |; ^# z# h temp2=(temp2&gt;temp3)?temp2:temp3;//取较大者
/ f# i) q- i. c8 |; F differ=sqrt(temp1)/sqrt(temp2);
return (differ);
' H" B+ _, P$ Y9 K- T& ?}</P>
1 D/ V6 n, _+ l7 J2 ?1 {/ }3 ^<P>bool CGenetic::IsNew(CHROM ch)
# m: p3 Q# y9 d, v/ V{int i;
: A* x7 X9 H% Z2 a! b, J bool IsDifferent;
: u3 h& F7 J+ r4 K3 `0 r IsDifferent=true;
for(i=0;i&lt;iBestNum;i++)
# y! X# w) x. z1 T2 ]5 Q) c, q$ F  if((difference(ch,bestchrom)&lt;dblDifference)&amp;&amp;(angle(ch,bestchrom)&lt;dblAngle))
  {IsDifferent=false;
      break;
/ k2 d! T4 W' W* ?' o  }
4 T1 j3 c1 u4 F: ^3 G3 nreturn (IsDifferent);</P>
  E- F! S4 h- i0 C! v<P>}</P>
( _) t% h! _% a2 V. [( K+ C( h6 m' h$ S<P>double CGenetic::angle(CHROM ch1, CHROM ch2)
{double pi,temp1=0.0,temp2=0.0,temp3=0.0,dblCos=0.0,angle;
int i=0;
* E$ h# @6 O$ S5 _ double dblTemp1,dblTemp2;
* S6 F6 D1 @9 m6 B" R for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
. B8 Y& x! W% Q* f {dblTemp1=ch1.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
6 S! D5 R6 ?. V) y( N  dblTemp2=ch2.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
1 m. ^8 {* a& x5 ~) S6 {2 [  temp1+=dblTemp1*dblTemp2;
  temp2+=dblTemp1*dblTemp1;
  temp3+=dblTemp2*dblTemp2;
}
temp2=sqrt(temp2);
/ O& v/ S/ `  l# n1 i temp3=sqrt(temp3);
  n& V3 }6 f7 N% B' p' F8 m; V dblCos=temp1/(temp2*temp3);
pi=acos(-1.0);
angle=acos(dblCos);
angle=(angle/pi)*180.0;//转化为角度
return (angle);</P>
$ d/ C5 B" u4 i: J$ c( X<P>}</P></DIV>
<DIV class=HtmlCode>
<P>// Genetic.h: interface for the CGenetic class.
( d6 x  X5 {0 y1 w/ j, K7 A5 H//
; g, e2 j6 Y; a//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
/ L- I2 e# a+ f/ l0 `- u4 W* U<P>#if !defined(AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_)
#define AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_</P>
; y; H/ j, x+ q& u! ]<P>#if _MSC_VER &gt; 1000
; l7 C% m  H# k: Q0 o# o# o; m#pragma once
#endif // _MSC_VER &gt; 1000
2 s$ z/ N. n  ]  e  X4 J! ^7 g6 Q#include"definition.h"
typedef struct mychrom{
' p2 }9 T/ e: i, B" i0 X4 a. Qdouble chrom[MAXVARNO];
double fitness;//适应度
1 N4 y$ y$ n3 H: h; ~+ _, i}CHROM;
3 P4 O2 l1 b5 B' P#include "BpNet.h"
////////张纯禹 2001年   <a href="mailtchunyu79@hotmail.com" target="_blank" >chunyu79@hotmail.com</A>
class CGenetic  
" p+ B9 C2 {# G: W9 ]{
* c9 C" x% h9 f7 t4 rpublic:
bool IsStoped;
1 H9 H& Y7 r8 T3 n; J  B$ m- p double dblAngle;
CHROM best;
Mm mData,mResult;
  H. M: C/ ^( L$ r double dblDifference;//差异〉改值的染色体视为不同
$ H4 a: v# P* j" U2 r0 P# C 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
CBpNet * bpnet;
//double (* obj_fun)();
! n: \/ ~# B0 h  a- `- P$ l double CalFitness(CHROM chrome);//计算适应度函数
. {5 g( k: Y+ E8 w' b7 e long gen;//当前进化代数
. E; E7 W( i; ~" a$ }% Z3 U void setscope(double scope[MAXVARNO][2],int iNo);//设置染色体取值范围
- ^+ j) {" y" e5 b  k! e5 N double randxy(double x,double y);//产生x,y之间的随机数
void statistic(CHROM pop[]);
CHROM bestchrom[MAXBESTNUM];//最优染色体
7 n1 I. H7 P' ]$ ? bool begin();//主函数
void generation();//一次进化
6 x* i( A% E% \* p int rselect();//轮盘赌选择
CHROM newpop[POPSIZE];//种群
0 F9 c/ E& y8 ^2 Q% ` CHROM oldpop[POPSIZE];//种群
8 z$ w$ e* O0 W6 k3 h) P) Q6 P double pmutation;//变异概率
% Z8 |, z. v0 \9 q/ K4 E double pcross;//交叉概率
long maxgen;//最大进化代数
int iVarNo;//染色体数目
double sumfitness;
CGenetic();
: T# e' E' u/ f; R7 Z0 Q virtual ~CGenetic();</P>
( x) M! a" E  Y7 G2 e/ E<P>private:
double angle(CHROM ch1,CHROM ch2);
/ ]  G/ f- {* s 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
double varminmax[MAXVARNO][2];
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
3 l- V% ^, [. \$ N' Z$ r //交叉操作，iPlace指明新染色体位置
void cross(CHROM chrom1,CHROM chrom2,int iPlace);
% a: b$ C  X7 R4 Y4 W3 D bool IsSetScope;

6 O* l; X3 `( R8 ]' _$ h% V};</P>
<P>#endif // !defined(AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_)
; g$ @1 [) |  x/ g" C
% g' r0 Z' o/ }6 M* f* I" v- x$ M</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>