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def mutation(pop):
ind = np.random.choice(pop)
ind.x = np.random.uniform(-1, 2.5)
ind.fitness = fitness(ind.x)
def implement():
N = 40
POP = []
iter_N = 400
initPopulation(POP, N)
for it in range(iter_N): # 遍历每一代
a, b = selection(N) # 随机选择两个个体
if np.random.random() < 0.65: # 以0.65的概率进行交叉结合
child1, child2 = crossover(POP[a], POP[b])
new = sorted([POP[a], POP[b], child1, child2], key=lambda ind: ind.fitness,
reverse=True) # 将父母亲和子代进行比较,保留最好的两个
POP[a], POP[b] = new[0], new[1]
if np.random.random() < 0.1: # 以0.1的概率进行变异
mutation(POP)
POP.sort(key=lambda ind: ind.fitness, reverse=True)
return POP
if name == ‘main’:
POP = implement()
def func(x):
return xnp.cos(5np.pi*x)+3.5
#return -(x * np.cos(5 * np.pi * x) + 3.5)
x = np.linspace(-1, 2.5, 100)
y = func(x)
scatter_x = np.array([ind.x for ind in POP])
scatter_y = np.array([ind.fitness for ind in POP])
best = sorted(POP, key=lambda POP: POP.fitness, reverse=True)[0] # 最佳点
print(‘best_x:’, best.x)
print(‘best_y:’, best.fitness)
plt.plot(x, y)
plt.scatter(best.x, best.fitness, c=‘g’, label=‘best point’)
plt.legend()
plt.show()
#结果==
#=(1)最大值==
best_x: 2.40537584441956
best_y: 5.896804913355371
#=(1)最小值==
best_x: 2.196313082366646
best_y: -1.3073691355607653
%opt_minmax=-1; %目标优化类型:1最大化、-1最小化
opt_minmax=1;
num_ppu=50; %种群规模:个体个数
num_gen=60; %最大遗传代数
len_ch=20; %基因长度
gap=0.9; %代沟
sub=-1; %变量取值下限
up=2.5; %变量取值上限
cd_gray=1; %是否选择格雷编码方式:1是0否
sc_log=0; %是否选择对数标度:1是0否
trace=zeros(num_gen,2); %遗传迭代性能跟踪器,生成60行2列0矩阵
fieldd=[len_ch;sub;up;1-cd_gray;sc_log;1;1]; %区域描述器
chrom=crtbp(num_ppu,len_ch); %初始化生成种群,生成一个50*20的矩阵,矩阵元素是0-1随机数
k_gen=0;%初始化遗传次数
x=bs2rv(chrom,fieldd); %翻译初始化种群为10进制
fun_v=fun_sigv(x); %计算目标函数值
tx=sub:.01:up;
plot(tx,fun_sigv(tx))
xlabel(‘x’)
ylabel(‘y’)
title(‘一元函数优化结果’)
hold on
while k_gen<num_gen
fit_v=ranking(-opt_minmax*fun_v); %计算目标函数的适应度
%ranking 函数为查询结果数据集分区中的每一行,并返回一个序列值。依据此函数,一些可能行可能取得和其他行一样的序列值
selchrom=select(‘rws’,chrom,fit_v,gap); %使用轮盘度方式选择
selchrom=recombin(‘xovsp’,selchrom); %交叉
selchrom=mut(selchrom); %变异
x=bs2rv(selchrom,fieldd); %子代个体翻译
fun_v_sel=fun_sigv(x); %计算子代个体对应目标函数值
[chrom,fun_v]=reins(chrom,selchrom,1,1,opt_minmaxfun_v,opt_minmaxfun_v_sel); %根据目标函数值将子代个体插入新种群
[f,id]=max(fun_v); %寻找当前种群最优解
x=bs2rv(chrom,fieldd); %翻译初始化种群为10进制
f=f*opt_minmax;
fun_v=fun_v*opt_minmax;
k_gen=k_gen+1;%记录遗传次数
trace(k_gen,1)=f;
trace(k_gen,2)=mean(fun_v);
end
plot(x(id),f,‘r*’)
figure
plot(trace(:,1),‘r-*’)
hold on
plot(trace(:,2),‘b-o’)
legend(‘各子代种群最优解’,‘各子代种群平均值’)
xlabel(‘迭代次数’)
ylabel(‘目标函数优化情况’)
title(‘一元函数优化过程’)
function y=fun_sigv(x)
y=x.cos(5pi*x)+3.5;
3 二元函数的优化问题
#导入相关库======#
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import cm #绘制3d曲面时用于给图上色:【ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride = 1, cstride = 1, cmap = cm.coolwarm)】
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D #用于画三维图,将二维图变换为三维图: 【fig = plt.figure()】 【ax = Axes3D(fig)】
#=初始化及变量范围========#
DNA_SIZE = 24
POP_SIZE = 200
CROSSOVER_RATE = 0.8
MUTATION_RATE = 0.005
N_GENERATIONS = 50
X_BOUND = [-10, 10]
Y_BOUND = [-10, 10]
#=目标函数=======#
def F(x, y):
t1,t2=0,0
for i in range(5):
t1 = t1 + i * np.cos((i + 1) * x + i)
t2 = t2 + i * np.cos((i + 1) * y + i)
return t1*t2
#return x + 16 * np.sin(5 * x) + 10 * np.cos(4 * x)
#3D绘图====#
def plot_3d(ax):
X = np.linspace(*X_BOUND, 10)
Y = np.linspace(*Y_BOUND, 10)
X, Y = np.meshgrid(X, Y)
Z = F(X, Y)
ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=1, cstride=1, cmap=cm.coolwarm)
ax.set_zlim(-60,60)
ax.set_xlabel(‘x’)
ax.set_ylabel(‘y’)
ax.set_zlabel(‘z’)
plt.pause(3)
plt.show()
#=最大适应度====#
def get_fitness(pop):
x, y = translateDNA(pop)
pred = F(x, y)
return (pred - np.min(
pred)) + 1e-3 # 减去最小的适应度是为了防止适应度出现负数,通过这一步fitness的范围为[0, np.max(pred)-np.min(pred)],最后在加上一个很小的数防止出现为0的适应度
‘’’
(1)最小值适应度函数
def get_fitness(pop):
x,y = translateDNA(pop)
pred = F(x, y)
return -(pred - np.max(pred)) + 1e-3
(2)np.min用法
import numpy as np
a = np.array([[1,5,3],[4,2,6]])
print(a.min()) #无参,所有中的最小值 print(min(a))
print(a.min(0)) # axis=0; 每列的最小值 print(min(a, axis = 0))
print(a.min(1)) # axis=1;每行的最小值 print(min(a, axis = 1))
‘’’
#基因编译==#
def translateDNA(pop): # pop表示种群矩阵,一行表示一个二进制编码表示的DNA,矩阵的行数为种群数目
x_pop = pop[:, 1::2] # 奇数列表示X
y_pop = pop[:, ::2] # 偶数列表示y
x = x_pop.dot(2 ** np.arange(DNA_SIZE)[::-1]) / float(2 ** DNA_SIZE - 1) * (X_BOUND[1] - X_BOUND[0]) + X_BOUND[0]
y = y_pop.dot(2 ** np.arange(DNA_SIZE)[::-1]) / float(2 ** DNA_SIZE - 1) * (Y_BOUND[1] - Y_BOUND[0]) + Y_BOUND[0]
return x, y
#===染色体交叉=#
def crossover_and_mutation(pop, CROSSOVER_RATE=0.8):
new_pop = []
for father in pop: # 遍历种群中的每一个个体,将该个体作为父亲
child = father # 孩子先得到父亲的全部基因(这里我把一串二进制串的那些0,1称为基因)
if np.random.rand() < CROSSOVER_RATE: # 产生子代时不是必然发生交叉,而是以一定的概率发生交叉
mother = pop[np.random.randint(POP_SIZE)] # 再种群中选择另一个个体,并将该个体作为母亲
cross_points = np.random.randint(low=0, high=DNA_SIZE * 2) # 随机产生交叉的点
child[cross_points:] = mother[cross_points:] # 孩子得到位于交叉点后的母亲的基因
mutation(child) # 每个后代有一定的机率发生变异
new_pop.append(child)
return new_pop
‘’'【1】 np.random.rand()
注:使用方法与np.random.randn()函数相同
作用: 通过本函数可以返回一个或一组服从“0~1”均匀分布的随机样本值。随机样本取值范围是[0,1),不包括1。
【2】np.random.randn(d0,d1,d2……dn)
1)当函数括号内没有参数时,则返回一个浮点数;
2)当函数括号内有一个参数时,则返回秩为1的数组,不能表示向量和矩阵;
3)当函数括号内有两个及以上参数时,则返回对应维度的数组,能表示向量或矩阵;
4)np.random.standard_normal()函数与np.random.randn()类似,但是np.random.standard_normal()
的输入参数为元组(tuple).
自我介绍一下,小编13年上海交大毕业,曾经在小公司待过,也去过华为、OPPO等大厂,18年进入阿里一直到现在。
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一、Python所有方向的学习路线
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二、Python必备开发工具
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三、最新Python学习笔记
当我学到一定基础,有自己的理解能力的时候,会去阅读一些前辈整理的书籍或者手写的笔记资料,这些笔记详细记载了他们对一些技术点的理解,这些理解是比较独到,可以学到不一样的思路。
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五、实战案例
纸上得来终觉浅,要学会跟着视频一起敲,要动手实操,才能将自己的所学运用到实际当中去,这时候可以搞点实战案例来学习。
六、面试宝典
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五、实战案例
纸上得来终觉浅,要学会跟着视频一起敲,要动手实操,才能将自己的所学运用到实际当中去,这时候可以搞点实战案例来学习。
六、面试宝典
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