资源说明:该案例展示了一个需要混合编码种群来进化的最大化目标的单目标优化问题。
模型:
max f = sin(2x1) - cos(x2) + 2x3^2 -3x4 + (x5-3)^2 + 7x6
s.t.
-1.5 <= x1,x2 <= 2.5,
1 <= x3,x4,x5,x6 <= 7,且x3,x4,x5,x6为互不相等的整数。
分析:
该问题可以单纯用实整数编码'RI'来实现,但由于有一个”x3,x4,x5,x6互不相等“的约束,
因此把x3,x4,x5,x6用排列编码'P',x1和x2采用实整数编码'RI'来求解会更好。
MyProblem是问题类,本质上是不需要管具体使用什么编码的,因
在优化领域,混合编码种群进化是一种用于解决复杂优化问题的有效方法。此案例涉及的是一个单目标优化问题,目标是最大化函数 `f = sin(2x1) - cos(x2) + 2x3^2 -3x4 + (x5-3)^2 + 7x6`,同时满足一系列约束条件。问题的变量分为两类:`x1` 和 `x2` 是连续实数,而 `x3`, `x4`, `x5`, `x6` 是需要保持互不相等的整数。
在进化算法中,编码是将问题的解决方案转化为适合遗传操作的形式的关键步骤。常见的编码方式有实数编码(Real Integer,RI)和排列编码(Permutation,P)。在这个问题中,由于 `x3`, `x4`, `x5`, `x6` 需要互不相等,所以它们更适合用排列编码,因为它能自然地处理这种离散且有序的特性。另一方面,`x1` 和 `x2` 可以使用实数编码,因为它们是连续的实数。
`MyProblem` 类是这个问题的定义,它继承自 `ea.Problem` 父类,这个类不需要关心具体的编码方式,而是在执行脚本 `main.py` 中设定混合编码。`__init__` 方法初始化了问题的基本属性,如名称、目标维数、最小/最大化标记、决策变量的维度、类型以及上下界。`aimFunc` 方法则是目标函数的实现,它接收种群 `pop`,从中提取决策变量并计算目标函数值,然后将结果存储回 `pop` 的 `ObjV` 属性。
进化算法的核心是通过迭代过程不断改进种群中的个体,这些个体代表可能的解决方案。在每一代,种群会经历选择、交叉和变异等操作。在这个过程中,混合编码使得算法能够处理不同类型的数据结构,从而更有效地探索解决方案空间,特别是在存在特殊约束的情况下。
在实际应用中,选择合适的编码策略对于优化算法的性能至关重要。例如,如果简单地使用实数编码,可能会导致算法难以找到满足约束条件的解,而混合编码则能够更好地处理这种约束,提高算法的寻优能力。因此,理解并正确应用各种编码技术是优化问题求解中的重要环节。
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