莫凡Python学习笔记——Microbial Genetic Algorithm

2023-12-08 10:10

本文主要是介绍莫凡Python学习笔记——Microbial Genetic Algorithm,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

内容原文:https://morvanzhou.github.io/tutorials/machine-learning/torch/

微生物遗传算法(Microbial Genetic Algorithm)
这种算法是用来解决遗传算法中的一些问题,当我们在遗传的过程中,我们在利用原始的种群繁衍变异产生新的种群以后,原来的种群就消失了,但是有可能我们在这个过程也将好的个体丢失了,所以有可能变异之后的种群还没有原来的种群好。
那么所以我就应该在繁衍变异的过程中保留一部分好的基因,这就是Elitism问题。一句话来概括,就是:在袋子里抽两个球,对比两个球的大小,把球大的放回袋子里,把球小的变一下再放回袋子里。
这里写图片描述
首先有一个种群,随机选取两个DNA,对比他们的fitness,然后分成好的和坏的:winer、loser,然后winer不做任何改动,loser摄取一些winer的DNAmutate,然后再将两者放回population,这个过程并没有改变winer的DNA,mutate loser的DNA。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as pltDNA_SIZE = 10            # DNA length
POP_SIZE = 20            # population size
CROSS_RATE = 0.6         # mating probability (DNA crossover)
MUTATION_RATE = 0.01     # mutation probability
N_GENERATIONS = 200
X_BOUND = [0, 5]         # x upper and lower boundsdef F(x): return np.sin(10*x)*x + np.cos(2*x)*x     # to find the maximum of this functionclass MGA(object):def __init__(self, DNA_size, DNA_bound, cross_rate, mutation_rate, pop_size):self.DNA_size = DNA_sizeDNA_bound[1] += 1self.DNA_bound = DNA_boundself.cross_rate = cross_rateself.mutate_rate = mutation_rateself.pop_size = pop_size# initial DNAs for winner and loserself.pop = np.random.randint(*DNA_bound, size=(1, self.DNA_size)).repeat(pop_size, axis=0)def translateDNA(self, pop):# convert binary DNA to decimal and normalize it to a range(0, 5)return pop.dot(2 ** np.arange(self.DNA_size)[::-1]) / float(2 ** self.DNA_size - 1) * X_BOUND[1]def get_fitness(self, product):return product      # it is OK to use product value as fitness in heredef crossover(self, loser_winner):      # crossover for losercross_idx = np.empty((self.DNA_size,)).astype(np.bool)for i in range(self.DNA_size):cross_idx[i] = True if np.random.rand() < self.cross_rate else False  # crossover indexloser_winner[0, cross_idx] = loser_winner[1, cross_idx]  # assign winners genes to loserreturn loser_winnerdef mutate(self, loser_winner):         # mutation for losermutation_idx = np.empty((self.DNA_size,)).astype(np.bool)for i in range(self.DNA_size):mutation_idx[i] = True if np.random.rand() < self.mutate_rate else False  # mutation index# flip values in mutation pointsloser_winner[0, mutation_idx] = ~loser_winner[0, mutation_idx].astype(np.bool)return loser_winnerdef evolve(self, n):    # nature selection wrt pop's fitnessfor _ in range(n):  # random pick and compare n timessub_pop_idx = np.random.choice(np.arange(0, self.pop_size), size=2, replace=False)sub_pop = self.pop[sub_pop_idx]             # pick 2 from popproduct = F(self.translateDNA(sub_pop))fitness = self.get_fitness(product)loser_winner_idx = np.argsort(fitness)loser_winner = sub_pop[loser_winner_idx]    # the first is loser and second is winnerloser_winner = self.crossover(loser_winner)loser_winner = self.mutate(loser_winner)self.pop[sub_pop_idx] = loser_winnerDNA_prod = self.translateDNA(self.pop)pred = F(DNA_prod)return DNA_prod, predplt.ion()       # something about plotting
x = np.linspace(*X_BOUND, 200)
plt.plot(x, F(x))ga = MGA(DNA_size=DNA_SIZE, DNA_bound=[0, 1], cross_rate=CROSS_RATE, mutation_rate=MUTATION_RATE, pop_size=POP_SIZE)for _ in range(N_GENERATIONS):                    # 100 generationsDNA_prod, pred = ga.evolve(5)          # natural selection, crossover and mutation# something about plottingif 'sca' in globals(): sca.remove()sca = plt.scatter(DNA_prod, pred, s=200, lw=0, c='red', alpha=0.5); plt.pause(0.05)plt.ioff();plt.show()

这篇关于莫凡Python学习笔记——Microbial Genetic Algorithm的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/469471

相关文章

使用Python创建一个能够筛选文件的PDF合并工具

《使用Python创建一个能够筛选文件的PDF合并工具》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Python创建一个能够筛选文件的PDF合并工具,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录背景主要功能全部代码代码解析1. 初始化 wx.Frame 窗口2. 创建工具栏3. 创建布局和界面控件4

一文详解如何在Python中使用Requests库

《一文详解如何在Python中使用Requests库》:本文主要介绍如何在Python中使用Requests库的相关资料,Requests库是Python中常用的第三方库,用于简化HTTP请求的发... 目录前言1. 安装Requests库2. 发起GET请求3. 发送带有查询参数的GET请求4. 发起PO

Python与DeepSeek的深度融合实战

《Python与DeepSeek的深度融合实战》Python作为最受欢迎的编程语言之一,以其简洁易读的语法、丰富的库和广泛的应用场景,成为了无数开发者的首选,而DeepSeek,作为人工智能领域的新星... 目录一、python与DeepSeek的结合优势二、模型训练1. 数据准备2. 模型架构与参数设置3

Python进行PDF文件拆分的示例详解

《Python进行PDF文件拆分的示例详解》在日常生活中,我们常常会遇到大型的PDF文件,难以发送,将PDF拆分成多个小文件是一个实用的解决方案,下面我们就来看看如何使用Python实现PDF文件拆分... 目录使用工具将PDF按页数拆分将PDF的每一页拆分为单独的文件将PDF按指定页数拆分根据页码范围拆分

Python中常用的四种取整方式分享

《Python中常用的四种取整方式分享》在数据处理和数值计算中,取整操作是非常常见的需求,Python提供了多种取整方式,本文为大家整理了四种常用的方法,希望对大家有所帮助... 目录引言向零取整(Truncate)向下取整(Floor)向上取整(Ceil)四舍五入(Round)四种取整方式的对比综合示例应

python 3.8 的anaconda下载方法

《python3.8的anaconda下载方法》本文详细介绍了如何下载和安装带有Python3.8的Anaconda发行版,包括Anaconda简介、下载步骤、安装指南以及验证安装结果,此外,还介... 目录python3.8 版本的 Anaconda 下载与安装指南一、Anaconda 简介二、下载 An

Python自动化处理手机验证码

《Python自动化处理手机验证码》手机验证码是一种常见的身份验证手段,广泛应用于用户注册、登录、交易确认等场景,下面我们来看看如何使用Python自动化处理手机验证码吧... 目录一、获取手机验证码1.1 通过短信接收验证码1.2 使用第三方短信接收服务1.3 使用ADB读取手机短信1.4 通过API获取

python安装whl包并解决依赖关系的实现

《python安装whl包并解决依赖关系的实现》本文主要介绍了python安装whl包并解决依赖关系的实现,文中通过图文示例介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面... 目录一、什么是whl文件?二、我们为什么需要使用whl文件来安装python库?三、我们应该去哪儿下

Python脚本实现图片文件批量命名

《Python脚本实现图片文件批量命名》这篇文章主要为大家详细介绍了一个用python第三方库pillow写的批量处理图片命名的脚本,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录前言源码批量处理图片尺寸脚本源码GUI界面源码打包成.exe可执行文件前言本文介绍一个用python第三方库pi

Python中多线程和多进程的基本用法详解

《Python中多线程和多进程的基本用法详解》这篇文章介绍了Python中多线程和多进程的相关知识,包括并发编程的优势,多线程和多进程的概念、适用场景、示例代码,线程池和进程池的使用,以及如何选择合适... 目录引言一、并发编程的主要优势二、python的多线程(Threading)1. 什么是多线程?2.