[分享]遗传算法(C++)

ilikenba

<DIV class=HtmlCode>
<>// Genetic.cpp: implementation of the CGenetic class.
7 Q- y2 [# g9 f0 q# x; s0 Z//
, W3 J7 x/ N: A9 A//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
<>#include "stdafx.h"</P>
" @2 _, p6 ]8 b  I2 Y% k1 N- a<>#include "Genetic.h"
5 A% x+ H) q. h! }+ h% g3 E#include"math.h"
' m6 y( N/ Y; F2 g. e#ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif
" k" M8 a9 o0 y9 r' ~! c1 F/////张纯禹  2001年   <a href="mailtchunyu79@hotmail.com" target="_blank" >chunyu79@hotmail.com</A>
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
/ m6 R6 u" p+ d% P; f6 D// Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
<>CGenetic::CGenetic()
{pmutation=0.01;//变异概率
0 g% u, w5 ^$ j. l" p pcross=0.9;//交叉概率
' }4 L8 y5 e  M% A9 x4 y maxgen=5000;//最大进化代数
+ p$ K& j$ t) a7 q iVarNo=0;//染色体数目
+ o  H& w- S! [) P% Q sumfitness=0.0;
6 y3 R3 W) [  D) `# D1 Q gen=0;
IsSetScope=false;//还未设定个变量范围
" W9 }  {3 D# R4 @6 ?* I IsStoped=false;
for(int i=0;i&lt;MAXBESTNUM;i++)
   bestchrom.fitness=0;
iBestNum=0;
dblCre=0.0;
. ?% r. ~5 N& C: g0 k. A7 a dblDifference=0.15;
best.fitness=0.0;

; e8 x- o6 T1 I! h" g% ] initM(MATCOM_VERSION);
8 J5 x4 m, t! Q$ V" F# O }</P>
8 R# x& C8 f* C) `& o<>CGenetic::~CGenetic()
{exitM();
}</P>
9 N8 b/ a' S# I, d1 x<>int CGenetic::rselect()
{double rand1,partsum;
int j=0;
* L6 Q9 z4 H" T5 Y3 f; k partsum=0;
# r) V  K3 _6 B) B' D4 L rand1=rand()*sumfitness;
do{
  partsum=partsum+newpop[j].fitness;
- ]7 v' U3 Y+ M' w1 J( H  j++;
}while((partsum&lt;rand1)&amp;&amp;(j&ltOPSIZE));
% I9 Y+ ^6 X4 t1 g5 X; n return (j-1);
}</P>
8 d- A. R" a5 V* I<>void CGenetic::generation()
: U( {5 ^% b2 q. D{int i,r1,r2;
% `' ^. s7 W! k& U9 d" Q0 p4 N" S CHROM tempChrom;
( R+ M/ Q) D* o" X6 r  U' {9 i //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
& M+ C+ {# N/ X/ H    for(i=0;i&ltOPSIZE;i+=2){
  r1=rselect();
; G9 m" L" ^/ K: ]  L  r2=rselect();
  cross(newpop[r1],newpop[r2],i);
& S% Z, Y- a: o0 X2 D1 X8 L }</P>
<> // oldpop,newpop进行调换
$ G0 T, K+ {8 j6 ^6 D: t for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
  tempChrom=newpop;
  newpop=oldpop;
  oldpop=tempChrom;
}
//从1到POPSIZE循环，对newpop进行变异
3 y2 u4 l4 c$ J) N& T$ p: c' Q    for(i=0;i&ltOPSIZE;i++)
     mutation(&amp;newpop);
}</P>
4 ~: z2 \. ~3 y( q1 ?/ A<>bool CGenetic::begin()
{MSG msg;
mData=zeros(1,bpnet-&gt;iInput);
% |3 u) |2 Q% c& e0 n& W mResult=zeros(1,bpnet-&gt;iOutput);
for(int i=gen;i&lt;maxgen;i++)
- q7 [) P" T  k3 S' @! ]9 N2 x{if(IsStoped)
  break;
if(bpnet-&gt;iOutput&gt;1){
::MessageBox(NULL,"目前只支持一个输出量!","错误",MB_OK);
return(false);
}
* s$ x4 T- ]5 ] if(gen==0)
5 R6 o* j0 N# i: T& y: v  init();//如果刚开始运算，初始化
4 n1 d. V+ z7 `4 S generation();
gen++;
//防止假死机
:eekMessage(&amp;msg,NULL,0,0,PM_REMOVE);
8 w! e: }* ]4 g4 G4 C8 f :ispatchMessage(&amp;msg);
msg.message=-1;
:ispatchMessage(&amp;msg);//这样可以消除屏闪
. e# n9 }1 ~: m# Q5 m( p}</P>
; c, A$ H8 Y+ t  X: R<>return(true);
% b8 }- H7 i* ~& Q1 f9 u! E- p}</P>
2 E9 a, `5 m9 ?' B. Y9 W# n# ^<>
void CGenetic::cross(CHROM chrom1, CHROM chrom2, int iPlace)
1 g/ |& n; [9 m3 |$ |" X% `{double c;
8 ~( K" ]: b9 l2 I 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
//循环，直到产生合法的新染色体
4 w0 O) c% V7 Q$ U% B! y, } do{if(flip(pcross)){//交叉概率
* M* g1 Z* G  K* ]. N3 y c=rand();
1 K5 S# W" L! Q' e    for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
$ q" J: A; a( j/ W6 ?' D3 a% G oldpop[iPlace].chrom=c*chrom1.chrom+(1-c)*chrom2.chrom;
oldpop[iPlace+1].chrom=(1-c)*chrom1.chrom+c*chrom2.chrom;
+ y& v# n: f- k( P: ?8 Y& v }
}
- r% i( F8 }9 E+ G# |0 t7 \  ] else//直接赋值，不再交叉
{oldpop[iPlace]=chrom1;
$ V& u3 X5 W3 B# R! r3 J; c  oldpop[iPlace+1]=chrom2;
3 y' o, W9 H0 i! t. N4 V }
}while(!identify(oldpop[iPlace])||!identify(oldpop[iPlace+1]));</P>
! ~4 G4 @9 H; f# Z  O9 o<>}</P>
<>bool CGenetic::flip(double possibility)
% R; _/ e) n% q3 {  S) `) n{double ppp;
9 }" u. y6 h$ K- P" Gppp=rand();
if(ppp&lt;=possibility)
4 `2 {  T$ T* n  c+ b* z( K return (true);
else
return (false);
}</P>
' F  r. y7 C- Z! b3 ]' ]5 a. f% J" C<>void CGenetic::mutation(CHROM *chrome)
{double m=10;
) N3 F3 _2 E1 Q1 }: W) n int i=0;
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;
         for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
    temp1.chrom=randxy(varminmax[0]-varminmax[1],varminmax[1]-varminmax[0])/10;
5 @! {( E$ L% [3 i( p          for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
     temp2.chrom+=m*temp1.chrom;
' m+ J  ?& C# y2 H4 f( c    if(!identify(temp2))
     m=(double)m/(double)(2.0);
  }while(!identify(temp2));
9 w, W! K# H& m$ j- Q! ~ }
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;
( O- b! s; u7 x4 p" P}</P>
$ y' e3 L* ^5 F2 b- D8 K<>void CGenetic::statistic(CHROM pop[])
* X# }' g/ _% o1 l- k6 [' }( H{int i;
! O5 J2 @: r/ K& O sumfitness=0;
  Z3 Y) X% H, ?; } //循环，计算单个染色体的适应度,以及sumfitness
. q0 ^( a! ^0 h for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
7 G6 F8 H9 O/ O# {) C/ L   pop.fitness=CalFitness(pop);
   sumfitness+=pop.fitness;}
; E. R* W* f+ X. G& E* |" m3 _7 ] //选出符合条件的染色体
  O( z- v' ~6 c! ? for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
3 J) B) B- J+ v$ B if(pop.fitness&gt;=dblCre&amp;&amp;IsNew(pop))
* k# d! ^  G8 u3 M1 U1 V* o9 ?+ v  bestchrom[iBestNum++]=pop;
% I* Z% F& R0 |0 g* ] if(pop.fitness&gt;best.fitness)
  best=pop;//纪录最佳染色体
}</P>
- V/ Y$ S3 L% \) `( ]" p' L<>}</P>
<>void CGenetic::init()
' u) Z1 s% {2 e3 x* o7 t3 r1 P% n9 @{//对种群进行随机初始化
int i,j;
srand( (unsigned)time( NULL ) );</P>
8 j5 ]9 E0 K/ K6 p- ^<>if(iVarNo!=0&amp;&amp;IsSetScope)
9 W3 n  M/ t" [' o7 i* u{for(i=0;i&ltOPSIZE;i++){
for(j=0;j&lt;iVarNo;j++){//在最值间随机赋值
# V& g% g8 o' j$ a  newpop.chrom[j]=randxy(varminmax[j][0],varminmax[j][1]);
        oldpop.chrom[j]=newpop.chrom[j];
}
}
, Y& |/ q. V6 {6 K0 Y}
8 P; J& m! U& ^ else
{if(iVarNo==0)::MessageBox(NULL,"变量数不能为0!","错误...",MB_OK);
; c" a; P* v+ x2 c, I2 N- W2 c8 I  else if(!IsSetScope) ::MessageBox(NULL,"还未设置变量范围","错误...",MB_OK);
+ q% r1 u& o0 C7 ]7 ^; _- {2 B$ ~4 } }
}</P>
. u9 _' v- K4 p3 ~, K
<>double CGenetic::randxy(double x, double y)
{ return (x+(y-x)*rand());</P>
<>}</P>
<>void CGenetic::setscope(double scope[MAXVARNO][2], int iNo)
{int i;
for(i=0;i&lt;iNo;i++)
2 D! V) r: ~- z; O{varminmax[0]=scope[0];//最小值
varminmax[1]=scope[1];//最大值
1 R* s. n6 @7 c}
9 k1 E7 d( }, \& ^- {8 ^7 jIsSetScope=true; </P>
* y1 y  O6 ^3 v: F" c<>}</P>
2 |( u6 {4 q1 j<>double CGenetic::CalFitness(CHROM chrome)
{ double dblResult;
6 G" \: Y' v6 X. h int i;
for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
( e( t6 }& ]+ f9 Q0 t  ^" ?' s- X  mData.r(i+1)=chrome.chrom;
mResult=bpnet-&gt;simulate(mData);
/ L$ G8 P8 t; ?, K# T' o$ Y dblResult=mResult.r(1);
" a! n; r- e1 I6 s, \- d return(dblResult);
}</P>
- {0 N) ^) |* M
<P>bool CGenetic::identify(CHROM chrome)
9 @0 j8 A$ H! u! f  K$ k{int i=0;
bool IsOk=true;;
for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
" L( S& c( i+ q  if(chrome.chrom&gt;varminmax[1]||chrome.chrom&lt;varminmax[0])
  {IsOk=false;
  break;}
2 Y0 ^/ d& E2 q- a }
return (IsOk);
/ A; |- l+ S2 o/ m) C. Y}</P>
& i( ], g; l& L
  c  T% G; _1 h+ y7 n6 Q1 y<P>double CGenetic::difference(CHROM ch1, CHROM ch2)
{double differ,temp1=0.0,temp2=0.0,temp3=0.0,dblTemp1,dblTemp2;
int i;
for(i=0;i&lt;iVarNo;i++){
  dblTemp1=ch1.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
  dblTemp2=ch2.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
: ~; X' R( {1 q  temp1=temp1+fabs(dblTemp1-dblTemp2)*fabs(dblTemp1-dblTemp2);
' V' Z9 B% M: i& ], k3 Z     temp2+=dblTemp1*dblTemp1;
  temp3+=dblTemp2*dblTemp2;
}
8 ^. K$ W- C; p temp2=(temp2&gt;temp3)?temp2:temp3;//取较大者
differ=sqrt(temp1)/sqrt(temp2);
% M8 a9 o  m& `) d, d3 w return (differ);
; N# d3 R5 D0 O9 X' W. I3 r}</P>
<P>bool CGenetic::IsNew(CHROM ch)
{int i;
8 d( O9 n( Z& B9 q: y: v bool IsDifferent;
$ g$ {, O" p: ]2 I+ y* M IsDifferent=true;
3 a8 X2 P- I5 v  B: K for(i=0;i&lt;iBestNum;i++)
  if((difference(ch,bestchrom)&lt;dblDifference)&amp;&amp;(angle(ch,bestchrom)&lt;dblAngle))
  {IsDifferent=false;
      break;
  }
return (IsDifferent);</P>
2 ]) K$ T  \- [% L: M7 p" C* B( r<P>}</P>
<P>double CGenetic::angle(CHROM ch1, CHROM ch2)
9 U  L3 X# Y/ d; f{double pi,temp1=0.0,temp2=0.0,temp3=0.0,dblCos=0.0,angle;
/ C1 G" v9 h( u! J) i* b9 \! | int i=0;
double dblTemp1,dblTemp2;
$ F+ R1 v: E4 Z9 o  R  H for(i=0;i&lt;iVarNo;i++)
2 A- T) I0 v0 I; _- u% u {dblTemp1=ch1.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
  dblTemp2=ch2.chrom/(varminmax[1]-varminmax[0]);
( o) L4 O! I4 ?( O. y8 E* ^& C  temp1+=dblTemp1*dblTemp2;
$ l# W3 s6 @6 s8 e; k3 Y% u( p( L  temp2+=dblTemp1*dblTemp1;
  temp3+=dblTemp2*dblTemp2;
}
temp2=sqrt(temp2);
/ ~, [# F. l9 I/ l0 Q  R temp3=sqrt(temp3);
dblCos=temp1/(temp2*temp3);
" O( J9 ~2 q) W; f1 x- u6 J" }6 u pi=acos(-1.0);
3 k) \: m, N& r/ ]" e angle=acos(dblCos);
angle=(angle/pi)*180.0;//转化为角度
return (angle);</P>
' |9 g2 h. u1 U" z* E<P>}</P></DIV>
% I& g# G+ `; x<DIV class=HtmlCode>
2 R# ?: e* ?, K: L- f' i& Q  y( J<P>// Genetic.h: interface for the CGenetic class.
9 o7 m* {6 V9 w  B9 n4 K' ~5 r//
- Q6 U6 y3 R/ p, s//////////////////////////////////////////////////////////////////////</P>
, B, M8 s. d6 T& j9 d<P>#if !defined(AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_)
5 |( P  C. I2 z( s, Q" \#define AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_</P>
$ k% |6 A; F, ?: K2 Q  B# W<P>#if _MSC_VER &gt; 1000
#pragma once
: F4 N. B* s  ?  i' l& a% y& ~#endif // _MSC_VER &gt; 1000
! {( P- m( [) B# g# }6 i#include"definition.h"
typedef struct mychrom{
  A% j/ \  B9 `) H; t  P+ Z) E" cdouble chrom[MAXVARNO];
double fitness;//适应度
}CHROM;
6 _! J, H8 P. ^0 R! U#include "BpNet.h"
6 r: E  R* c8 H6 b$ v4 z, P////////张纯禹 2001年   <a href="mailtchunyu79@hotmail.com" target="_blank" >chunyu79@hotmail.com</A>
; s1 x! i4 T1 Z: D% G& k) D, kclass CGenetic  
" y. M3 i+ G$ Y0 X0 N5 t{
public:
) |9 B7 U0 ^/ _2 S- w9 \2 I bool IsStoped;
double dblAngle;
CHROM best;
Mm mData,mResult;
double dblDifference;//差异〉改值的染色体视为不同
double dblCre;//适应度&gt;改值的染色体符合条件
+ Y( \! j1 S* u* K3 H3 c) S int iBestNum;//符合条件的染色体数目
5 `6 ^. d6 Y9 G: D, S' k2 r. k CBpNet * bpnet;
//double (* obj_fun)();
6 {# q' y$ S  e double CalFitness(CHROM chrome);//计算适应度函数
2 H$ V- a$ W1 j long gen;//当前进化代数
% j& v$ J4 |1 r4 _& ^* B void setscope(double scope[MAXVARNO][2],int iNo);//设置染色体取值范围
' t, s3 Q( U! g- k" c$ |7 [2 w& p double randxy(double x,double y);//产生x,y之间的随机数
% z( Z) v. ]( S; Q7 Q void statistic(CHROM pop[]);
: B# C# u# x( W- Q CHROM bestchrom[MAXBESTNUM];//最优染色体
bool begin();//主函数
  g6 [7 N- ]' f# N' S7 g void generation();//一次进化
* l+ J0 }( Y2 o- w7 ] int rselect();//轮盘赌选择
CHROM newpop[POPSIZE];//种群
CHROM oldpop[POPSIZE];//种群
double pmutation;//变异概率
double pcross;//交叉概率
long maxgen;//最大进化代数
# U" o7 C( c) }0 l6 W int iVarNo;//染色体数目
- \4 _! n; v4 O3 G" k double sumfitness;
6 X# ]$ R& [( \" \8 W CGenetic();
virtual ~CGenetic();</P>
: z. {: k+ m5 `, {" u9 s<P>private:
  i, \$ A; k  |: z" H: s double angle(CHROM ch1,CHROM ch2);
$ O$ S& S. G# d bool IsNew(CHROM ch);//判断是否为符合条件的新染色体
! r: b$ w0 z& Z1 `! E8 i8 ?& x& A double difference(CHROM ch1,CHROM ch2);//量个染色体之间的差异,用以区别</P>
' ]: w; g5 I6 t4 [1 D& `: E<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
* \- Z5 r( ?& T+ `$ C1 Q void mutation(CHROM *chrome);//对新染色体进行变异
5 S# N* S  G; h' o  S: w3 c bool flip(double possibility);//测试
% g8 R) ?4 \' K //交叉操作，iPlace指明新染色体位置
void cross(CHROM chrom1,CHROM chrom2,int iPlace);
bool IsSetScope;
8 x/ J8 _4 w. Q& v; P
};</P>
<P>#endif // !defined(AFX_GENETIC_H__72C36058_C073_487F_BD99_D8BD4A59EFF0__INCLUDED_)

! V% h5 @5 o: ]8 G- Y1 _</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>
9 K% ?1 f  H4 {& z<>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>