GreenSim.C原创】非线性整数规划的遗传算法Matlab程序(

1、GreenSim.C 原创】非线性整数规划的遗传算法Matlab 程序（附图）（2007-03-10 10:34:04）通常，非线性整数规划是一个具有指数复杂度的NP 问题，如果约束较为复杂，Matlab 优化工具箱和一些优化软件比如 lingo 等，常常无法应用，即使能应用也不能给出一个较为令人满意的解。这时就需要 针对问题设计专门的优化算法。下面举一个遗传算法应用于非线性整数规划的编程实例，供大家参考！模型的形式和适应度函数定义如下：睨*minZ=%R(l-飾)旳2-11ft 另诺 20,=1,2 3卫丿二，禰Xij=0 或 1卩适应度函数为匕 Fitness(x) = 22(22仗纠(M

2、 0)(亏),0)x”50+450其中k=2,即：了 = Z =工（1-術） ；了2 = E =工工知唧其中 =x= 50 的 0-1 矩阵% FARM细胞结构存储的当前种群，它包含了个体x% e4X50 的系数矩阵% q 4X50 的系数矩阵% w1X50 的系数矩阵%gamma=0.98;N=length(FARM);%种群规模F 仁 zeros(1,N);F2=zeros(1,N);for i=1:Nxx=FARMi;ppp=(1-xx)+(1-q).*xx;F1(i)=sum(w.*prod(ppp);F2(i)=sum(sum(e.*xx);endppp=(1-x)+(1-q).*x

3、;f1=sum(w.*prod(ppp);f2=sum(sum(e.*x);Fitness=gamma*sum(min(sign(f1-F1);zeros(1,N)+(1-gamma)*sum(min(sign(f2-F2);zeros(1,N);针对问题设计的遗传算法如下，其中对模型约束的处理是重点考虑的地方function Xp,LC1 ,L C2 ,L C3 ,L C4=MYGA(M,N,Pm)%求解 01 整数规划的遗传算法%输入参数列表% M遗传进化迭代次数% N种群规模% Pm变异概率%输出参数列表% Xp最优个体% LC1子目标 1 的收敛曲线% LC2子目标 2 的收敛曲线%

4、LC3平均适应度函数的收敛曲线% LC4最优适应度函数的收敛曲线%参考调用格式Xp,LC1,LC2,LC3,LC4=MYGA(50,40,0.3)%第一步：载入数据和变量初始化load eqw;%载入三个系数矩阵 e,q,w%输出变量初始化Xp=zeros(4,50);B=farmSer(2);%取出父代 BLC 仁 zeros(1,M);LC2=zeros(1,M);LC3=zeros(1,M);LC4=zeros(1,M);Best=inf;%第二步：随机产生初始种群farm=cell(1,N);% 用于存储种群的细胞结构k=0;while k % 以下是一个合法个体的产生过程x=zero

5、s(4,50);%x每一列的 1 的个数随机决定for i=1:50R=rand;Col=zeros(4,1);if Rv0.7RP=randperm(4);%1的位置也是随机的Col(RP(1)=1;elseif R0.9RP=randperm(4);Col(RP(1:2)=1;elseRP=randperm(4);Col(RP(1:3)=1;endx(：,i)=Col;end%下面是检查行和是否满足约束的过程，对于不满足约束的予以抛弃Temp1=sum(x,2);Temp2=find (Temp120);if length(Temp2)=0k=k+1;farmk=x;endend%以下是进

6、化迭代过程counter=0;%设置迭代计数器while counter%第三步：交叉%交叉采用双亲双子单点交叉newfarm=cell(1,2*N);%用于存储子代的细胞结构Ser=randperm(N);%两两随机配对的配对表A=farmSer(1);%取出父代 AP0=unidrnd(49);%随机选择交叉点a=A(:,1:P0),B(:,(P0+1):end);%产生子代 ab=B(:,1:P0),A(:,(P0+1):end);%产生子代 bnewfarm2*N-1=a;%加入子代种群newfarm2*N=b;%以下循环是重复上述过程for i=1:(N-1)A=farmSer(i)

7、;B=farmSer(i+1);P0=unidrnd(49);a=A(:,1:P0),B(:,(P0+1):end);b=B(:,1:P0),A(:,(P0+1):end);newfarm2*i-1=a;newfarm2*i=b;endFARM=farm,newfarm;%新旧种群合并%第四步：选择复制FLAG=ones(1,3*N);%标志向量，对是否满足约束进行标记%以下过程是检测新个体是否满足约束for i=1:(3*N)x=FARMi;sum1=sum(x,1);sum2=sum(x,2);flag1=find(sum1=0);flag2=find(sum1=4);flag3=find

8、(sum220);if Iength(flag1)+length(flag2)+length(flag3)0FLAG(i)=0;%如果不满足约束，用 0 加以标记endendNN=length(find(FLAG)=1);%满足约束的个体数目它一定大于等于NNEWFARM=cell(1,NN);%以下过程是剔除不满主约束的个体kk=0;for i=1:(3*N)if FLAG(i)=1kk=kk+1;NEWFARMkk=FARMi;endend%以下过程是计算并存储当前种群每个个体的适应值SYZ=zeros(1,NN);syz=zeros(1,N);for i=1:NNx=NEWFARMi;S

9、YZ(i)=FITNESS2(x,NEWFARM,e,q,w);%调用适应值子函数endk=0;%下面是选择复制，选择较优的N 个个体复制到下一代while k minSYZ=min(SYZ);posSYZ=find(SYZ=minSYZ);POS=posSYZ(1);k=k+1;farmk=NEWFARMPOS;syz(k)=SYZ(POS);SYZ(POS)=inf;end%记录和更新，更新最优个体，记录收敛曲线的数据minsyz=min(syz);meansyz=mean(syz);pos=find(syz=minsyz);LC3(counter+1)=meansyz;if minsyz

10、 Best=minsyz;Xp=farmpos(1);endLC4(counte 叶 1)=Best;ppp=(1-Xp)+(1-q).*Xp;LC1(counter+1)=sum(w.*prod(ppp);LC2(counte 叶 1)=sum(sum(e.*Xp);%第五步：变异for i=1:Nif Pmrand%是否变异由变异概率 Pm 控制AA=farmi;%取出一个个体POS=unidrnd(50);%随机选择变异位R=rand;Col=zeros(4,1);if R0.9RP=randperm(4);Col(RP(1:2)=1;elseRP=randperm(4);Col(RP(

11、1:3)=1;end%下面是判断变异产生的新个体是否满足约束，如果不满足，此次变异无效AA(:,POS)=Col;Temp 仁 sum(AA,2);Temp2=find (Temp120);if length(Temp2)=0farmi=AA;endendendcounter=counte 叶 1 end %第七步：绘收敛曲线图figure（1）;plot（LC1）;xlabel（迭代次数）;ylabel（子目标 1 的值）;title（ 子目标 1 的收敛曲线）; figure（2）;plot（LC2）;xlabel（迭代次数）;ylabel（子目标 2 的值）;title（ 子目标 2 的收敛曲线）; figure（3）;plot（LC3）;xlabel（迭代次数）;ylabel（适应度函数的平均值）;title（平