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MATLAB工具箱及算法实例
核心函数:
(1) function[pop]=initializega(num,bounds,eevalFN,eevalOps,options)--初始种群的生成函数
【输出参数】
pop--生成的初始种群
【输入参数】
num--种群中的个体数目
bounds--代表变量的上下界的矩阵
eevalFN--适应度函数
eevalOps--传递给适应度函数的参数
options--选择编码形式(浮点编码或是二进制编码)[precisionF_or_B],如
precision--变量进行二进制编码时指定的精度
F_or_B--为1时选择浮点编码,否则为二进制编码,由precision指定精度)
(2) function[x,endPop,bPop,traceInfo]=ga(bounds,evalFN,evalOps,startPop,opts,...
termFN,termOps,selectFN,selectOps,xOverFNs,xOverOps,mutFNs,mutOps)--遗传算法函数
【输出参数】
x--求得的最优解
endPop--最终得到的种群
bPop--最优种群的一个搜索轨迹
【输入参数】
bounds--代表变量上下界的矩阵
evalFN--适应度函数
evalOps--传递给适应度函数的参数
startPop-初始种群
opts[epsilonprob_opsdisplay]--opts(1:2)等同于initializega的options参数,第三个参数控制是否输出,一般为0。如[1e-610]
termFN--终止函数的名称,如[‘maxGenTerm‘]
termOps--传递个终止函数的参数,如[100]
selectFN--选择函数的名称,如[‘normGeomSelect‘]
selectOps--传递个选择函数的参数,如[0.08]
xOverFNs--交叉函数名称表,以空格分开,如[‘arithXoverheuristicXoversimpleXover‘]
xOverOps--传递给交叉函数的参数表,如[20;23;20]
mutFNs--变异函数表,如[‘boundaryMutationmultiNonUnifMutationnonUnifMutationunifMutation‘]
mutOps--传递给交叉函数的参数表,如[400;61003;41003;400]
【注意】matlab工具箱函数必须放在工作目录下
【问题】求f(x)=x+10*sin(5x)+7*cos(4x)的最大值,其中0<=x<=9
【分析】选择二进制编码,种群中的个体数目为10,二进制编码长度为20,交叉概率为0.95,变异概率为0.08
【程序清单】
%编写目标函数
function[sol,eval]=fitness(sol,options) |
%把上述函数存储为fitness.m文件并放在工作目录下
initPop=initializega(10,[09],‘fitness‘); %生成初始种群,大小为10
[xendPop,bPop,trace]=ga([09],‘fitness‘,[],initPop,[1e-611],‘maxGenTerm‘,25,‘normGeomSelect‘,...
[0.08],[‘arithXover‘],[2],‘nonUnifMutation‘,[2253]) %25次遗传迭代
运算借过为:x=7.856224.8553(当x为7.8562时,f(x)取最大值24.8553)
注:遗传算法一般用来取得近似最优解,而不是最优解。
遗传算法实例2
【问题】在-5<=Xi<=5,i=1,2区间内,求解
f(x1,x2)=-20*exp(-0.2*sqrt(0.5*(x1.^2+x2.^2)))-exp(0.5*(cos(2*pi*x1)+cos(2*pi*x2)))+22.71282的最小值。
【分析】种群大小10,最大代数1000,变异率0.1,交叉率0.3
【程序清单】
%源函数的matlab代码
function[eval]=f(sol) |
%适应度函数的matlab代码
function[sol,eval]=fitness(sol,options) |
%遗传算法的matlab代码
bounds=ones(2,1)*[-55];[p,endPop,bestSols,trace]=ga(bounds,‘fitness‘) |
注:前两个文件存储为m文件并放在工作目录下,运行结果为
p=0.0000-0.00000.0055
大家可以直接绘出f(x)的图形来大概看看f(x)的最值是多少,也可是使用优化函数来验证。matlab命令行执行命令:
fplot(‘x+10*sin(5*x)+7*cos(4*x)‘,[0,9])
evalops是传递给适应度函数的参数,opts是二进制编码的精度,termops是选择maxGenTerm结束函数时传递个maxGenTerm的参数,即遗传代数。xoverops是传递给交叉函数的参数。mutops是传递给变异函数的参数。