標(biāo)題: 差分進(jìn)化算法C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn) [打印本頁(yè)]
作者: pxdnh    時(shí)間: 2018-1-23 21:02
標(biāo)題: 差分進(jìn)化算法C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)
差分進(jìn)化算法的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，有大量的注釋，簡(jiǎn)單易懂！
  1. /*DE_test
  2. *對(duì)相應(yīng)的Matlab程序進(jìn)行測(cè)試
  3. */

  5. #include <iostream>
  6. #include <cmath>
  7. #include <ctime>
  8. using namespace std;

  10. //產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)數(shù)為（0.0，1.0）
  11. double Rand_Double(void)
  12. {
  13.         return static_cast<double>(rand()) / static_cast<double>(RAND_MAX);
  14. }

  16. //測(cè)試函數(shù)Hansen
  17. //參數(shù)個(gè)數(shù)為2
  18. double Hansen(double *p_pars)
  19. {
  20.         return ( cos(1.0) + 2.0*cos(p_pars[0]+2.0) + 3.0*cos(2.0*p_pars[0]+3.0)
  21.                 + 4.0*cos(3.0*p_pars[0]+4.0) + 5.0*cos(4.0*p_pars[0]+5.0) )
  22.                 * ( cos(2.0*p_pars[1]+1.0) + 2.0*cos(3.0*p_pars[1]+2.0) +
  23.                 3.0*cos(4.0*p_pars[1]+3.0) + 4.0*cos(5.0*p_pars[1]+4.0) + 5.0*cos(6.0*p_pars[1]+5.0) );
  24. }

  26. class CFunction
  27. {
  28. public:
  29.         void *m_p_fun;//指向測(cè)試函數(shù)的指針
  30.         int m_pars_num;//參數(shù)個(gè)數(shù)
  31.         double m_min;//下限
  32.         double m_max;//上限
  33.         bool m_pos;//求解最小值還是最大值，如果是最小值則m_pos為false，如果是最大值則m_pos為true
  34. public:
  35.         CFunction(void *p_fun,int pars_num,double min,double max,bool pos)
  36.                 :m_p_fun(p_fun),m_pars_num(pars_num),m_min(min),m_max(max),m_pos(pos)
  37.         {
  38.         }

  40.         virtual double Compute(double *p_pars) = 0;
  41. };

  43. class CHansen:public CFunction
  44. {
  45. public:
  46.         //注冊(cè)函數(shù)
  47.         CHansen(void)
  48.                 :CFunction(Hansen,2,-10.0,10.0,false)
  49.         {
  50.         }

  52.         double Compute(double *p_pars)
  53.         {
  54.                 return Hansen(p_pars);
  55.         }
  56. };

  58. //個(gè)體
  59. class CIndividual
  60. {
  61. public:
  62.         double *m_p_DNA;//參數(shù)
  63.         double m_f;//適應(yīng)值
  64.         int m_DNA_length;//DNA的長(zhǎng)度

  66. public:
  67.         CIndividual(void)
  68.                 :m_f(0.0),m_DNA_length(0),m_p_DNA(NULL)
  69.         {
  70.         }

  72.         ~CIndividual(void)
  73.         {
  74.                 if(m_p_DNA!=NULL)
  75.                         delete[] m_p_DNA;
  76.         }

  78.         //初始化，分配內(nèi)存空間
  79.         void Ini(int pars_num)
  80.         {
  81.                 m_DNA_length = pars_num;
  82.                 m_p_DNA = new double[m_DNA_length];
  83.         }

  85.         //假定兩者分配的內(nèi)存空間的大小一樣
  86.         CIndividual& operator=(CIndividual& ind)
  87.         {
  88.                 m_f = ind.m_f;
  89.                 //m_DNA_length = ind.m_DNA_length;
  90.                 for(int i=0;i<m_DNA_length;++i)
  91.                 {
  92.                         m_p_DNA[i] = ind.m_p_DNA[i];
  93.                 }
  94.                 return *this;
  95.         }

  97.         friend ostream& operator<<(ostream& o,CIndividual& ind)
  98.         {
  99.                 return o<<ind.m_f;
  100.         }
  101. };


  104. int main()
  105. {
  106.         //---------------------------設(shè)置隨機(jī)數(shù)------------------------------------
  107.         srand((unsigned int)(time(NULL)));

  109.         //獲得參數(shù)
  110.         int Num,T;
  111.         double zoom,cr;

  113.         cout<<"種群大�。�";
  114.         cin>>Num;

  116.         cout<<"進(jìn)化代數(shù)：";
  117.         cin>>T;

  119.         cout<<"縮放因子：";
  120.         cin>>zoom;

  122.         cout<<"交叉因子：";
  123.         cin>>cr;

  125.         //----------------------對(duì)函數(shù)進(jìn)行操作,注冊(cè)函數(shù)------------------------------
  126.         CHansen fun_Hansen;
  127.        
  128.         CFunction *p_fun = &fun_Hansen;//為了實(shí)現(xiàn)多態(tài)
  129.         int pars_num = p_fun->m_pars_num;//參數(shù)個(gè)數(shù)
  130.         double min = p_fun->m_min;//下限
  131.         double max = p_fun->m_max;//上限
  132.         bool pos = p_fun->m_pos;//求最大值還是最小值

  134.         //----------------------注冊(cè)種群,并分配內(nèi)存空間-----------------------------
  135.         CIndividual *p_old = new CIndividual[Num];
  136.         CIndividual *p_new = new CIndividual[Num];
  137.         for(int i=0;i<Num;++i)
  138.         {
  139.                 p_old[i].Ini(pars_num);
  140.                 p_new[i].Ini(pars_num);
  141.         }

  143.         //-------------------------產(chǎn)生初始的隨機(jī)種群--------------------------------
  144.         for(int i=0;i<Num;++i)//對(duì)種群進(jìn)行遍歷
  145.         {
  146.                 for(int j=0;j<pars_num;++j)//對(duì)參數(shù)列表進(jìn)行遍歷
  147.                         p_old[i].m_p_DNA[j] = Rand_Double()*(max-min)+min;
  148.                 p_old[i].m_f = p_fun->Compute(p_old[i].m_p_DNA);
  149.         }

  151.         CIndividual ind_best;
  152.         ind_best.Ini(pars_num);

  154.         for(int t=0;t<T;++t)//開始一代一代地進(jìn)化
  155.         {
  156.                 //顯示結(jié)果
  157.                 ind_best = p_old[0];
  158.                 for(int i=1;i<Num;++i)
  159.                 {
  160.                         if(pos==true && ind_best.m_f<p_old[i].m_f)//求最大值
  161.                                 ind_best = p_old[i];
  162.                         else if(pos==false && ind_best.m_f>p_old[i].m_f)//求最小值
  163.                                 ind_best = p_old[i];
  164.                 }
  165.                 cout<<ind_best<<"\n";

  167.                 //差分變異
  168.                 for(int i=0;i<Num;++i)//對(duì)種群進(jìn)行遍歷
  169.                 {
  170.                         //產(chǎn)生三個(gè)隨機(jī)數(shù)
  171.                         int x1,x2,x3;
  172.                         x1 = rand() % Num;
  173.                         do
  174.                         {
  175.                                 x2 = rand() % Num;
  176.                         }while(x1==x2);
  177.                         do
  178.                         {
  179.                                 x3 = rand() % Num;
  180.                         }while(x1==x3||x2==x3);

  182.                         for(int j=0;j<pars_num;++j)//對(duì)參數(shù)列表進(jìn)行遍歷
  183.                         {
  184.                                 p_new[i].m_p_DNA[j] = p_old[x1].m_p_DNA[j] + zoom * ( p_old[x2].m_p_DNA[j] -  p_old[x3].m_p_DNA[j] );
  185.                                 if(p_new[i].m_p_DNA[j]<min || p_new[i].m_p_DNA[j]>max)//越界
  186.                                         p_new[i].m_p_DNA[j] = p_old[i].m_p_DNA[j];
  187.                         }
  188.                 }

  190.                 //交叉操作，注意，交叉要對(duì)每個(gè)實(shí)數(shù)位進(jìn)行交叉
  191.                 for(int i=0;i<Num;++i)//對(duì)種群進(jìn)行遍歷
  192.                 {
  193.                         for(int j=0;j<pars_num;++j)
  194.                         {
  195.                                 if(Rand_Double()>cr)//不交叉
  196.                                         p_new[i].m_p_DNA[j] = p_old[i].m_p_DNA[j];
  197.                         }
  198.                         p_new[i].m_f = p_fun->Compute(p_new[i].m_p_DNA);
  199.                 }

  201.                 //選擇操作
  202.                 for(int i=0;i<Num;++i)//對(duì)種群進(jìn)行遍歷
  203.                 {
  204.                         if(pos==true && p_new[i].m_f < p_old[i].m_f)//求最大值
  205.                                 p_new[i] = p_old[i];
  206.                         else if(pos==false && p_new[i].m_f > p_old[i].m_f)//求最小值
  207.                                 p_new[i] = p_old[i];
  208.                 }

  210.                 //交換
  211.                 CIndividual *p_tmp;
  212.                 p_tmp = p_old;
  213.                 p_old = p_new;
  214.                 p_new = p_tmp;
  215.                 //此時(shí)，新種群的值被保存到p_old中
  216.         }

  218.         return 0;
  219. }
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