Форум программистов, компьютерный форум, киберфорум
С++ для начинающих
Войти
Регистрация
Восстановить пароль
Блоги Сообщество Поиск Заказать работу  
 
Рейтинг 4.63/8: Рейтинг темы: голосов - 8, средняя оценка - 4.63
0 / 0 / 0
Регистрация: 11.09.2015
Сообщений: 8

Поиск экстремума математической функции методом эволюционного алгоритма

28.11.2017, 11:57. Показов 1677. Ответов 2
Метки нет (Все метки)

Студворк — интернет-сервис помощи студентам
С помощью Генного Алгоритма найти близкое к максимальному значению (с точностью ε), что приобретает непрерывная функция одной переменной:F(x). Реализация решения должна иметь графический интерфейс, позволяющий наблюдать развитие популяции на каждой из эпох:
 график функции с отмеченными на нем особями-решения текущей популяции;
 график, отражающий развитие популяции от поколения к поколению (значение ЦФ лучшего решения в популяции, среднее значение ЦФ по популяции в зависимости от номера поколения) устанавливать:
 численность популяции; максимальное количество эпох (поколений) - критерий остановки поиска;
 процент потомков, получаемых в конце каждой эпохи, относительно общего количества особей популяции;
 вероятность мутации.

F(x)=(4-x)*cos(0.5x-1.5), где Xє[-20;20]
0
IT_Exp
Эксперт
34794 / 4073 / 2104
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 32,602
Блог
28.11.2017, 11:57
Ответы с готовыми решениями:

Поиск экстремума функции методом золотого сечения.
Вычислить экстремум функции с заданной точностью ε. Результаты вычисления вывести на экран монитора. Метод поиска экстремума...

Поиск экстремума функции методом золотого сечения
Напишите программу, которая находит все минимумы и максимумы функции (см. варианты на следующей странице) на интервале с точностью 0,001,...

Поиск экстремума функции методом квадратичной интерполяции
поиск экстремума функции методом квадратичной интерполяции для довольно взятой функции

2
 Аватар для Kuzia domovenok
4268 / 3327 / 926
Регистрация: 25.03.2012
Сообщений: 12,532
Записей в блоге: 1
28.11.2017, 12:10
подписался. Никогда о таком не слышал. И чего должны обозначать собой гены особи? ЭЭЭ даже приблизительно не могу прикинуть! Типа просто координата по иксу это и есть ген особи? При мутациях он немного сдвигается, а при отборе выживает максимальный f(x). Так что ли типа?


Генетика и экстремумы функций, блин!
0
1498 / 1213 / 821
Регистрация: 29.02.2016
Сообщений: 3,631
28.11.2017, 16:06
Пример на с# - поиск максимума функции двух переменных
C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Collections;
 
namespace ConsoleApplication
{
    class Program
    {
        private static Random rand = new Random();
        public delegate double GAFunction(double[] values);
 
        //Use the Visual C\# built-in random number generator
        //generator or one of your own choosing here. This section
        //was commented out because there is already a global
        //instantiation of a random class object that was
        //initialized ealier in this demonstration file.
        //private static Random rand = new Random();
 
        //A Genetic Algorithm class
        public class GA
        {
            public double MutationRate;
            public double CrossoverRate;
            public int ChromosomeLength;
            public int PopulationSize;
            public int GenerationSize;
            public double TotalFitness;
            public bool Elitism;
            private ArrayList CurrentGenerationList;
            private ArrayList NextGenerationList;
            private ArrayList FitnessList;
            static private GAFunction getFitness;
            public GAFunction FitnessFunction
            {
                get { return getFitness; }
                set { getFitness = value; }
            }
 
            //Constructor with user specified crossover rate,
            //mutation rate, population size, generation size
            //and chromosome length.
            public GA(double XoverRate, double mutRate, int popSize, int genSize, int ChromLength)
            {
                Elitism = false;
                MutationRate = mutRate;
                CrossoverRate = XoverRate;
                PopulationSize = popSize;
                GenerationSize = genSize;
                ChromosomeLength = ChromLength;
            }
 
            // Method which starts the GA executing.
            public void LaunchGA()
            {
                //Create the arrays to hold the fitness, 
                //current and next generation lists
                FitnessList = new ArrayList();
                CurrentGenerationList = new ArrayList(GenerationSize);
                NextGenerationList = new ArrayList(GenerationSize);
                //and initilize the mutation rate.
                Chromosome.ChromosomeMutationRate = MutationRate;
 
                //Create the initial chromosome population by repeatedly 
                //calling the user supplied fitness function
                for (int i = 0; i < PopulationSize; i++)
                {
                    Chromosome g = new Chromosome(ChromosomeLength, true);
                    CurrentGenerationList.Add(g);
                }
 
                //Rank the initial chromosome population
                RankPopulation();
 
                //Loop through the entire generation size creating
                //and evaluating generations of new chromosomes.
                for (int i = 0; i < GenerationSize; i++)
                {
                    CreateNextGeneration();
                    RankPopulation();
                }
            }
 
            //After ranking all the chromosomes by fitness, use a
            //"roulette wheel" selection method that allocates a large
            //probability of being selected to those chromosomes with the
            //highest fitness. That is, preference in the selection process 
            //is biased towards those chromosomes exhibiting highest fitness.
            private int RouletteSelection()
            {
                double randomFitness = rand.NextDouble() * TotalFitness;
                int idx = -1;
                int mid;
                int first = 0;
                int last = PopulationSize - 1;
                mid = (last - first) / 2;
                while (idx == -1 && first <= last)
                {
                    if (randomFitness < (double)FitnessList[mid])
                    { last = mid; }
                    else if (randomFitness > (double)FitnessList[mid])
                    { first = mid; }
                    mid = (first + last) / 2;
                    if ((last - first) == 1) idx = last;
                }
                return idx;
            }
 
            // Rank population and then sort it in order of fitness.
            private void RankPopulation()
            {
                TotalFitness = 0;
                for (int i = 0; i < PopulationSize; i++)
                {
                    Chromosome g = ((Chromosome)CurrentGenerationList[i]);
                    g.ChromosomeFitness = FitnessFunction(g.ChromosomeGenes);
                    TotalFitness += g.ChromosomeFitness;
                }
                CurrentGenerationList.Sort(new ChromosomeComparer());
                double fitness = 0.0;
                FitnessList.Clear();
                for (int i = 0; i < PopulationSize; i++)
                {
                    fitness += ((Chromosome)CurrentGenerationList[i]).ChromosomeFitness;
                    FitnessList.Add((double)fitness);
                }
            }
 
            //Create a new generation of chromosomes. There are many 
            //different ways to do this. The basic idea used here is
            //to first check to see if the elitist flag has been set.
            //If so, then copy the chromosomes from this generation 
            //to the next before looping through the entire chromosome
            //population spawning and mutating children. Finally, if the
            //elitism flag has been set, then copy the best chromosomes 
            //to the new population.
            private void CreateNextGeneration()
            {
                NextGenerationList.Clear();
                Chromosome g = null;
                if (Elitism)
                    g = (Chromosome)CurrentGenerationList[PopulationSize - 1];
                for (int i = 0; i < PopulationSize; i += 2)
                {
                    int pidx1 = RouletteSelection();
                    int pidx2 = RouletteSelection();
                    Chromosome parent1, parent2, child1, child2;
                    parent1 = ((Chromosome)CurrentGenerationList[pidx1]);
                    parent2 = ((Chromosome)CurrentGenerationList[pidx2]);
 
                    if (rand.NextDouble() < CrossoverRate)
                    { parent1.Crossover(ref parent2, out child1, out child2); }
                    else
                    {
                        child1 = parent1;
                        child2 = parent2;
                    }
                    child1.Mutate();
                    child2.Mutate();
                    NextGenerationList.Add(child1);
                    NextGenerationList.Add(child2);
                }
                if (Elitism && g != null) NextGenerationList[0] = g;
                CurrentGenerationList.Clear();
                for (int i = 0; i < PopulationSize; i++)
                    CurrentGenerationList.Add(NextGenerationList[i]);
            }
 
            //Extract the best values based on fitness from the current generation.
            //Since the ranking process already sorted the latest current generation 
            //list, just pluck out the best values from the current generation list.
            public void GetBestValues(out double[] values, out double fitness)
            {
                Chromosome g = ((Chromosome)CurrentGenerationList[PopulationSize - 1]);
                values = new double[g.ChromosomeLength];
                g.ExtractChromosomeValues(ref values);
                fitness = (double)g.ChromosomeFitness;
            }
        }
 
        public class Chromosome
        {
            public double[] ChromosomeGenes;
            public int ChromosomeLength;
            public double ChromosomeFitness;
            public static double ChromosomeMutationRate;
 
            //Chromosome class constructor
            //Actual functionality is to set up an array 
            //called ChromosomeGenes and depending on the 
            //boolean flag createGenes, it may or may not
            //fill this array with random values from 0 to 1
            //up to some specified ChromosomeLength
            public Chromosome(int length, bool createGenes)
            {
                ChromosomeLength = length;
                ChromosomeGenes = new double[length];
                if (createGenes)
                {
                    for (int i = 0; i < ChromosomeLength; i++)
                        ChromosomeGenes[i] = rand.NextDouble();
                }
            }
 
            //Creates two offspring children using a single crossover point.
            //The basic idea is to first pick a random position, create two 
            //children and then swap their genes starting from the randomly 
            //picked position point.
            public void Crossover(ref Chromosome Chromosome2, out Chromosome child1, out Chromosome child2)
            {
                int position = (int)(rand.NextDouble() * (double)ChromosomeLength);
                child1 = new Chromosome(ChromosomeLength, false);
                child2 = new Chromosome(ChromosomeLength, false);
                for (int i = 0; i < ChromosomeLength; i++)
                {
                    if (i < position)
                    {
                        child1.ChromosomeGenes[i] = ChromosomeGenes[i];
                        child2.ChromosomeGenes[i] = Chromosome2.ChromosomeGenes[i];
                    }
                    else
                    {
                        child1.ChromosomeGenes[i] = Chromosome2.ChromosomeGenes[i];
                        child2.ChromosomeGenes[i] = ChromosomeGenes[i];
                    }
                }
            }
 
            //Mutates the chromosome genes by randomly switching them around
            public void Mutate()
            {
                for (int position = 0; position < ChromosomeLength; position++)
                {
                    if (rand.NextDouble() < ChromosomeMutationRate)
                        ChromosomeGenes[position] = (ChromosomeGenes[position] + rand.NextDouble()) / 2.0;
                }
            }
 
            //Extracts the chromosome values
            public void ExtractChromosomeValues(ref double[] values)
            {
                for (int i = 0; i < ChromosomeLength; i++)
                    values[i] = ChromosomeGenes[i];
            }
        }
 
        //Compares two chromosomes by their fitness values
        public sealed class ChromosomeComparer : IComparer
        {
            public int Compare(object x, object y)
            {
                if (!(x is Chromosome) || !(y is Chromosome))
                    throw new ArgumentException("Not of type Chromosome");
                if (((Chromosome)x).ChromosomeFitness > ((Chromosome)y).ChromosomeFitness)
                    return 1;
                else if (((Chromosome)x).ChromosomeFitness == ((Chromosome)y).ChromosomeFitness)
                    return 0;
                else
                    return -1;
            }
        }
 
        public static double GenAlgTestFcn(double[] values)
        {
            if (values.GetLength(0) != 2)
                throw new Exception("should only have 2 args");
 
            double x = values[0]; double y = values[1];
 
            return (15 * x * y * (1 - x) * (1 - y) * Math.Sin(Math.PI * x) * Math.Sin(Math.PI * y));
        }
        static void Main(string[] args)
        {
    
            Console.WriteLine("\nFinding global optimum values to the function:\n");
            Console.WriteLine("f(x,y) = 15xy(1-x)(1-y)sin(pi*x)sin(pi*y)\n");
            Console.WriteLine("by using a genetic algorithm with initial parameters: \n");
            Console.WriteLine("Crossover\t=80%");
            Console.WriteLine("Mutation\t=5%");
            Console.WriteLine("Population size\t=100");
            Console.WriteLine("Generations\t=2000");
            Console.WriteLine("Chromosome size\t=2\n");
            Console.WriteLine("Actual max values are: x_max = 0.5 and y_max = 0.5\n");
 
            GA ga = new GA(0.8, 0.05, 100, 2000, 2);
            ga.FitnessFunction = new GAFunction(GenAlgTestFcn);
            ga.Elitism = true;
            ga.LaunchGA();
 
            double[] values; double fitness;
            ga.GetBestValues(out values, out fitness);
 
            Console.WriteLine("Calculated max values are: \nx_max = {0} \ny_max = {1}\n", values[0], values[1]);
            Console.WriteLine("f(x_max,y_max) = f({0},{1}) = {2}", values[0], values[1], fitness);
            Console.WriteLine("\nPress ENTER to continue program");
            Console.ReadLine();
        }
    }
}
1
Надоела реклама? Зарегистрируйтесь и она исчезнет полностью.
BasicMan
Эксперт
29316 / 5623 / 2384
Регистрация: 17.02.2009
Сообщений: 30,364
Блог
28.11.2017, 16:06
Помогаю со студенческими работами здесь

Поиск экстремума функции методом покоординатного спуска
ПОМОГИТЕ ПЛЕЕЕЗ С ПРОГРАММОЙ &quot;поиск экстремума функции методом покоординатного спуска&quot;

Поиск экстремума функции методом половинного деления. Функция y = 5x^2 - 4x + 1
Пытался найти экстремум, но уже перестаю соображать. Пожалуйста, помогите. Вот код: if (F(a) * F(b) &lt; 0) { ...

Поиск экстремума симплекс методом
есть что то подобное, но это выполняет не полностью то... uses crt; var n,i,l,x3,x4,x5,j,z1,z2,dl1,dl2,dl3,dl4,dl5,k:integer; ...

Поиск экстремума методом деления отрезка пополам
Выдаёт ошибку в 15 строчке. Не могу понять в чём дело, помогите) #include&lt;iostream&gt; #include&lt;math.h&gt; #include&lt;cmath&gt; ...

Определить точки экстремума функции аналитическим методом
Всем привет, со всеми праздниками! Не могли бы помочь решить задания: Задана функция y=0.7x^3-(0.7+1)x^2+0.5x-1 1....


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
3
Ответ Создать тему
Новые блоги и статьи
Символьное дифференцирование
igorrr37 13.02.2026
/ * Логарифм записывается как: (x-2)log(x^2+2) - означает логарифм (x^2+2) по основанию (x-2). Унарный минус обозначается как ! */ #include <iostream> #include <stack> #include <cctype>. . .
Камера Toupcam IUA500KMA
Eddy_Em 12.02.2026
Т. к. у всяких "хикроботов" слишком уж мелкий пиксель, для подсмотра в ESPriF они вообще плохо годятся: уже 14 величину можно рассмотреть еле-еле лишь на экспозициях под 3 секунды (а то и больше),. . .
И ясному Солнцу
zbw 12.02.2026
И ясному Солнцу, и светлой Луне. В мире покоя нет и люди не могут жить в тишине. А жить им немного лет.
«Знание-Сила»
zbw 12.02.2026
«Знание-Сила» «Время-Деньги» «Деньги -Пуля»
SDL3 для Web (WebAssembly): Подключение Box2D v3, физика и отрисовка коллайдеров
8Observer8 12.02.2026
Содержание блога Box2D - это библиотека для 2D физики для анимаций и игр. С её помощью можно определять были ли коллизии между конкретными объектами и вызывать обработчики событий столкновения. . . .
SDL3 для Web (WebAssembly): Загрузка PNG с прозрачным фоном с помощью SDL_LoadPNG (без SDL3_image)
8Observer8 11.02.2026
Содержание блога Библиотека SDL3 содержит встроенные инструменты для базовой работы с изображениями - без использования библиотеки SDL3_image. Пошагово создадим проект для загрузки изображения. . .
SDL3 для Web (WebAssembly): Загрузка PNG с прозрачным фоном с помощью SDL3_image
8Observer8 10.02.2026
Содержание блога Библиотека SDL3_image содержит инструменты для расширенной работы с изображениями. Пошагово создадим проект для загрузки изображения формата PNG с альфа-каналом (с прозрачным. . .
Установка Qt-версии Lazarus IDE в Debian Trixie Xfce
volvo 10.02.2026
В общем, достали меня глюки IDE Лазаруса, собранной с использованием набора виджетов Gtk2 (конкретно: если набирать текст в редакторе и вызвать подсказку через Ctrl+Space, то после закрытия окошка. . .
КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin
Copyright ©2000 - 2026, CyberForum.ru