MATLAB遗传算法工具箱简介

piday123

MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB软件是一个功能很强大的工具，其中可以使用GA工具箱进行遗传算法的数据优化，下面给出具体的操作简单的实例。
2 Z$ H; T% q0 M2 F1 a# ~# Z7 N
7 Y1 A: _( p, S: {①利用GUI打开并使用MATLAB遗传算法工具箱。
" d' `8 y. m9 W9 Q5 q打开MATLAB选择应用程序，点击Optimization。
, R) `8 M! m( y- p( E! \

$ J9 l4 e  {$ H& ?4 D, L
打开后显示优化界面第一个solver选择ga

9 z% f6 b! {$ |: j- ^. d
6 F" [$ e- C" t6 Q9 [
0 N7 v8 b! L4 E3 B! h" p) L函数（注意是单目标只能有一个函数输出值）的MATLAB代码填入Fitness Funtion，输入变量值为2，其它设置options可以使用自定义，也可以使用默认，这里我的种群设置为200。设置完后点击start

+ f4 t5 i0 \/ E- d7 P9 x
+ |, T- N1 m0 v
我优化的函数代码：
& k8 s2 K' y. n( V

• function f=GA_demo(x)
• f1=4*x(1).^3+4*x(1)*x(2)+2*x(2).^2-42*x(1)-14;
• f2=4*x(2).^3+4*x(1)*x(2)+2*x(1).^2-26*x(1)-22;
• f=f1.^2+f2.^2;
  4 A1 N2 e7 ^' e) g' P( J6 ~

常用的options
* A, I) q: X' Y0 i7 R7 c! Y7 K9 f- v选项        功能        值
( ~, c0 m5 d6 H$ G: VCrossoveRFraction        交叉的概率        0-1的小数
EliteCount        用于精英原则，
  K9 y2 S# o0 X3 ~每次遗传中一定会活下来的个体的个数        正整数
$ X, M/ t3 H1 EFitnessLimit        适应度的范围        标量/ {-Inf}
Generations        迭代遗传的次数        正整数
7 T" b4 j9 d7 {! t! K4 Y# TInitialPopulation        初始种群        可以用上一次遗传生成的种群
作为下一次GA的初始种群
; G% F: A0 R8 D+ D( L
1 u, i  L+ N9 s9 I当然MATLAB官方说这个优化工具箱将在未来的版本中去除，请留意。
( h5 F" Y2 B5 Z: d


0 v- Y( p0 d4 U( V  ^) S8 s# Q②利用命令运行GA工具箱
+ Q3 Y$ E8 ^. N2 x& v3 k种群大小200
' B: z4 E3 C& o& e/ i% E精英解的数量20
; X2 {' D5 Q5 V9 s7 `7 B" X: `交叉率0.75
迭代次数1000
停止代数（stall generations）与适应度函数值偏差（function tolerance）。若在Stallgenerations设定的代数内，适应度函数值的加权平均变化值小于function tolerance，算法停止
0 t# W+ ^- v; a" r. T1 I& w) q) B
+ @* Q. u3 u9 v7 z优化的函数是上面GUI中给出的函数
8 f/ X/ S( w) X6 r2 y8 d

• clear
• clc
• fitnessfcn = @GA_demo;
• % 适应度函数句柄
• nvars = 2;% 个体的变量数目
• options = gaoptimset('PopulationSize',200,'EliteCount',20,'CrossoverFraction',0.75,'Generations',1000,'StallGenLimit',500,'TolFun',1e-100,'PlotFcns',{@gaplotbestf,@gaplotbestindiv}); %参数设置
• [x_best,fval] =ga(fitnessfcn,nvars,[],[],[],[],[],[],[],options);   % 调用ga函数
  2 J# a/ I" j( `" x

& n& e+ X, w: h" Z( _
8 r5 Z; t4 D9 b9 I运行时的结果：

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