Генетический алгоритм

@NNN7 · Регистрация: 05.09.2013

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Пытаюсь написать программу для поиска минимума функци используя генетический алгоритм. Вот мой код:

Java
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
import java.util.List;
import java.util.Collections;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
 
class Individual2 implements Comparable<Individual2>   //особь
{   int x1;
    int x2;
    private String bin_x1;
    private String bin_x2;
    public String getBin_x2() {
        return bin_x2;
    }
    public void setBin_x2(String bin_x2) {
        this.bin_x2 = bin_x2;
    }
    public String getBin_x1() {
        return bin_x1;
    }
    public void setBin_x1(String bin_x1) {
        this.bin_x1 = bin_x1;
    }
 
    String ToBin(int n)
    { return Integer.toBinaryString(n);
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "Individual2{" +
                "x1=" + x1 +
                ", x2=" + x2 +
                ", bin_x1='" + bin_x1 + '\'' +
                ", bin_x2='" + bin_x2 + '\'' +
                ", fitness_function=" + fitness_function +
                '}';
    }
 
    double fitness_function; //целевая функция
    public Individual2(int x1,int x2) {
        this.x1=x1;
        this.x2=x2;
        this.bin_x1=ToBin(this.x1);
        this.bin_x2=ToBin(this.x2);
        this.fitness_function=this.x1 * Math.sin(4) * this.x1 + 1.1 * this.x2 * Math.sin(2) * this.x2;
    }
     public int compareTo(Individual2 o) {
        return  (int)(fitness_function - o.fitness_function);
    }
 
}
 
public class GA2{
    public static final int SIZE_POPULATION = 100;  //количество особей в популяции
    public static final double E_RATE = 0.1;
    public static final double S_RATE = 0.5;
    public static final double M_RATE = 0.2;
    private static final int MAX_ITERATIONS = 100;
    //инициализация начальной популяции
    public void init(List<Individual2> population) {
        Random r=new Random();
        System.out.println("Start population:");
        for (int i = 0; i < SIZE_POPULATION; i++) {
            int x1=(int)r.nextInt(255);
            int x2=(int)r.nextInt(255);
            Individual2 individual = new Individual2(x1,x2);
            population.add(individual);
        }
        for (int i = 0; i < population.size(); i++) {
            System.out.println(population.get(i));
        }
    }
 
   //отбор для скрещивания
    private void select(List<Individual2> population, List<Individual2> children, int size) {
        for(int i=0; i<size; i++){
            children.add(population.get(i));
        }
    }
 
    //мутация
    int mutation(int x1) {
        String buf=Integer.toBinaryString(x1);
        int position = (int)(Math.random()*buf.length()); //номер бита  для мутации
        StringBuilder s = new StringBuilder(buf.subSequence(0, buf.length()));
        for(int i=0;i<s.length();i++){
            if(s.charAt(position)=='0')s.setCharAt(position,'1');
            else if(s.charAt(position)=='1') s.setCharAt(position,'0');
        }
        return Integer.parseInt(s.toString(), 2);
    }
 
   //скрещивание
    List<Individual2> crossing(List<Individual2> population) {
        int size = (int) (SIZE_POPULATION * E_RATE);//количесвто пар для скрещивания
        List<Individual2> children = new ArrayList<>(); //список потомков
        select(population, children,size);//отбор
        for (int i = size; i < SIZE_POPULATION; i++) {
            int i1 = (int) (Math.random() * SIZE_POPULATION * S_RATE);
            int i2 = (int) (Math.random() * SIZE_POPULATION * S_RATE);
            int position = (int)(Math.random()*2); //  точка кроссовера
            if(position  > population.get(i).getBin_x1().length() | position > population.get(i).getBin_x2().length()){
                position = (int)(Math.random()*4); //  точка кроссовера
            }
            String str1 = population.get(i1).getBin_x1().substring(0, position) +
                    population.get(i2).getBin_x2().substring(position);
            String str2 = population.get(i1).getBin_x2().substring(0, position) +
                    population.get(i2).getBin_x1().substring(position);
            int new_child1=Integer.parseInt(str1,2);
            int new_child2=Integer.parseInt(str2,2);
 
            if (Math.random() < M_RATE) {   //вычисляется вероятность мутации
                new_child1 = mutation(new_child1);
                new_child2=mutation(new_child2);
            }
            Individual2 child = new Individual2(new_child1,new_child2);
            children.add(child);
        }
        return children;
    }
    private void Start(){
        List<Individual2> population = new ArrayList<>();//особи
        init(population); //инициализация начальной популяции
        for (int i=0; i< MAX_ITERATIONS; i++) {
            Collections.sort(population);
            System.out.println(i + " > " + population.get(0));
            if (population.get(0).fitness_function == 0) {
                break;
            }
            population = crossing(population); //отбор и скрещивание
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        new GA2().Start();
    }
}

Не могу понять , почему при запуске у меня создается 100 решений , но они одинаковы .
Выводит примерно следующие :
0 > Individual2{x1=248, x2=37, bin_x1='11111000', bin_x2='100101', fitness_function=-45177.06967636202}
1 > Individual2{x1=248, x2=37, bin_x1='11111000', bin_x2='100101', fitness_function=-45177.06967636202}
2 > Individual2{x1=248, x2=37, bin_x1='11111000', bin_x2='100101', fitness_function=-45177.06967636202}
3 > Individual2{x1=248, x2=37, bin_x1='11111000', bin_x2='100101', fitness_function=-45177.06967636202}
4 > Individual2{x1=248, x2=37, bin_x1='11111000', bin_x2='100101', fitness_function=-45177.06967636202}
5 > Individual2{x1=248, x2=37, bin_x1='11111000', bin_x2='100101', fitness_function=-45177.06967636202}

Хотя на промежуточных этапах проверяю - вроде нормально работает . Начальная популяция генерируется случайным образом. Уже всё пересмотрел 100 раз, не пойму , почему одинаковые решения? Кроссовер и мутация есть , что не так?
Помогите , пожалуйста советом .Заранее спасибо!

@ne2win · 07.06.2015, 22:19

NNN7,

Java
1
System.out.println(i + " > " + population.get(i));

вместо

Java
1
System.out.println(i + " > " + population.get(0));

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Первый деплой lagorue 16.01.2026 Не спеша развернул своё 1ое приложение в kubernetes. А дальше мне интересно создать 1фронтэнд приложения и 2 бэкэнд приложения развернуть 2 деплоя в кубере получится 2 сервиса и что-бы они. . .	Расчёт переходных процессов в цепи постоянного тока igorrr37 16.01.2026 / * Дана цепь постоянного тока с R, L, C, k(ключ), U, E, J. Программа составляет систему уравнений по 1 и 2 законам Кирхгофа, решает её и находит токи на L и напряжения на C в установ. режимах до и. . .	Восстановить юзерскрипты Greasemonkey из бэкапа браузера damix 15.01.2026 Если восстановить из бэкапа профиль Firefox после переустановки винды, то список юзерскриптов в Greasemonkey будет пустым. Но восстановить их можно так. Для этого понадобится консольная утилита. . .	Изучаю kubernetes lagorue 13.01.2026 А пригодятся-ли мне знания kubernetes в России?
Сукцессия микоризы: основная теория в виде двух уравнений. anaschu 11.01.2026 https:/ / rutube. ru/ video/ 7a537f578d808e67a3c6fd818a44a5c4/	WordPad для Windows 11 Jel 10.01.2026 WordPad для Windows 11 — это приложение, которое восстанавливает классический текстовый редактор WordPad в операционной системе Windows 11. После того как Microsoft исключила WordPad из. . .	Classic Notepad for Windows 11 Jel 10.01.2026 Old Classic Notepad for Windows 11 Приложение для Windows 11, позволяющее пользователям вернуть классическую версию текстового редактора «Блокнот» из Windows 10. Программа предоставляет более. . .	Почему дизайн решает? Neotwalker 09.01.2026 В современном мире, где конкуренция за внимание потребителя достигла пика, дизайн становится мощным инструментом для успеха бренда. Это не просто красивый внешний вид продукта или сайта — это. . .