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演化计算(实例:多峰函数最值)

王朝other·作者佚名  2006-01-08
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演化计算是基于随即搜索的新算法;它的技术模型源于自然的演化。下面是一个例子,该函数是典型的多峰(震动剧烈)的函数。用的算法是郭涛算法。

问题:

求函数的最大值 :

f(x,y)=21.5+x*sin(4*PI*x)+y*sin(20*PI*y)

定义域 D: -3<=x<=12.1 , 4.1<=y<=5.8

目前最好结果:f(11.6255448,5.7250441)=38.8502944790207

程序在VC++.NET上调试,原代码如下(仅供参考):

/*

* 类_Point表示二维空间的向量,即目标函数的自变量点

*

***************************************************************/

#pragma once

class _Point

{

public:

double x,y;

_Point(void):x(0),y(0)

{

}

_Point(double xx,double yy):x(xx),y(yy)

{

}

~_Point(void)

{

}

_Point & operator =(const _Point &point)

{

this->x=point.x;

this->y=point.y;

return *this;

}

_Point & operator +(const _Point &point)

{

this->x+=point.x;

this->y+=point.y;

return *this;

}

_Point & operator *(double k)

{

this->x*=k;

this->y*=k;

return *this;

}

};

/*

* name:percy lee

* e-mail:percylee@eyou.com

* time:2003-3-16

*

* compute the max_number of :

* f(x,y)=21.5+x*sin(4*PI*x)+y*sin(20*PI*y)

* D: -3<=x<=12.1 , 4.1<=y<=5.8

***************************************************************************/

#include <iostream>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>

#include <math.h>

#include "_point.h"

using namespace std;

const int N=20;//种群规模

const int M=8; //子空间V的维度

const double MIN=0.000000009;//停机精确度

const double PI=3.14159265;

double Random(double min,double max);

int Random(int max);

double f(const _Point &point);

void Initialize_P();

_Point GetBestX();

_Point GetWorstX(int &i_worst);

_Point SelectX();

_Point P[N],x_best,x_worst,x_oldbest;

_Point Select[M],x;

void main()

{

clock_t start, finish;

/* Seed the random-number generator with current time so that

* the numbers will be different every time we run.

*/

srand((unsigned)time(NULL));

start=clock();

Initialize_P();

long int t=0; //迭代次数

int i_worst=0; //种群P中最差所在位置

double z_best=0.0,z_worst=0.0;

x_best=GetBestX();

x_oldbest=x_best;

x_worst=GetWorstX(i_worst);

z_best=f(x_best);

z_worst=f(x_worst);

while(z_best-z_worst>MIN)

{//迭代计算

x=SelectX();

if(x.x<-3||x.x>12.1||x.y<4.1||x.y>5.8)

continue;

if(f(x)>z_worst)

P[i_worst]=x;

else {//!

//

//

}

t++;

x_oldbest=x_best;

x_best=GetBestX();

x_worst=GetWorstX(i_worst);

z_best=f(x_best);

z_worst=f(x_worst);

//如果有提高,打印中间结果

if(z_best>f(x_oldbest)){

finish=clock();

cout<<"\nThe time is : "<<(finish-start)<<" ms..."<<endl;

cout.precision(14);

cout<<"f("<<x_best.x<<","<<x_best.y<<")="<<z_best<<endl;

}

}

finish=clock();

cout<<"\nThe time is : "<<(finish-start)<<" ms...";

cout<<"\nNow the answer(max of f) is :"<<endl;

cout.precision(14);

cout<<"f("<<x_best.x<<","<<x_best.y<<")="<<z_best<<endl<<endl;

}

/*

* 随机数产生函数(重载两个)

**/

double Random(double min,double max)

{

double randNum=0.0;

randNum=(double)rand()/RAND_MAX;

randNum*=(max-min);

randNum+=min;

return randNum;

}

int Random(int max)

{

int randNum=1;

randNum=(int)(max*((double)rand()/RAND_MAX));

return randNum;

}

/*

* 求最值的目标函数

**/

double f(const _Point &point)

{

double z=0.0;

z=point.x*sin(4*PI*point.x)+point.y*sin(20*PI*point.y)+21.5;

return z;

}

/*

* 初始化种群

**/

void Initialize_P()

{

for(int i=0;i<N;i++){

P[i].x=Random(-3,12.1);

P[i].y=Random(4.1,5.8);

}

}

/*

* 从种群p中获得最好与最坏个体

**/

_Point GetBestX()

{

_Point point=P[0];

double z=f(P[0]),zz;

for(int i=0;i<N;i++){

zz=f(P[i]);

if(z<zz){

z=zz;

point=P[i];

}

}

return point;

}

_Point GetWorstX(int &i_worst)

{

_Point point=P[0];

i_worst=0;

double z=f(P[0]),zz;

for(int i=0;i<N;i++){

zz=f(P[i]);

if(z>zz){

z=zz;

point=P[i];

i_worst=i;

}

}

return point;

}

/*

* 从种群P中随机选择M个个体,按照a[](随机向量)要满足的条件:

* Sum(a[i])=1,i=1,2,...,M , & -0.5<=a[i]<=1.5

* 从子空间V中生成一个新个体

**/

_Point SelectX()

{

_Point point;

double a[M];

int i_rand=0;

double sum=0.0;

double MAX=1.5;

for(int i=0;i<M;i++){

i_rand=Random(N);

Select[i]=P[i_rand];

}

for(int i=0;i<M-1;i++){

a[i]=Random(-0.5,MAX);

MAX=1-a[i];

sum=sum+a[i];

}

a[M-1]=1-sum;

for(int i=0;i<M;i++)

point=point+Select[i]*a[i];

return point;

}

希望大家有兴趣的可共同研究。如果您能获得更好的结果,且您愿意与我分享,请与我e-mail联系,万分感激。

 
 
 
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