-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
/
Population.cpp
292 lines (221 loc) · 5.74 KB
/
Population.cpp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
#include "Population.h"
#include <bitset>
#include <iostream>
#include <iomanip> // std::setw
#include <math.h>
Population::Population(void)
{
// ustaw domyslny rozmiar chromosomu
chrSize = 64;
}
Population::~Population(void)
{
int size = (int)pop.size();
// usun wskazniki na chromosomy
for (int i = 0; i < size; i++)
{
Chromosome* chr = pop.at(i);
if (chr)
{
delete chr;
}
}
pop.clear();
}
// stworz poczatkowa losowa populacje chromosomow
void Population::CreateRandomPopulation(const int& size)
{
for (int i = 0; i < size; i++)
{
Chromosome* chr = CreateRandomChromosome();
pop.push_back(chr);
}
}
// zastosuj krzyzowanie z jednym punktem przeciecia
void Population::Crossover(const int& index1, const int& index2, const int& point)
{
if (point < 0 || point >= chrSize) return;
Chromosome* chr1 = pop.at(index1);
Chromosome* chr2 = pop.at(index2);
for (int i = point; i < chrSize; i++)
{
unsigned char v1 = chr1->GetChromosome(i);
unsigned char v2 = chr2->GetChromosome(i);
chr1->SetChromosome(index1, v2);
chr2->SetChromosome(index1, v1);
}
}
// zastosuj mutacje do wybranego chromosomu, czesci x lub czesci y
void Population::Mutation(const int& index, const int& mutationRatio)
{
Chromosome* chr = pop.at(index);
bool xpart = rand() % 2 < 1 ? true : false;
int start = xpart ? 0 : chrSize / 2;
int end = xpart ? chrSize / 2 : chrSize;
for (int i = start; i < end; i++)
{
int r = rand() % 100;
if (r < mutationRatio)
{
unsigned char value = chr->GetChromosome(i);
value = rand() % 100 < 50 ? 1 : 0;
chr->SetChromosome(i, value);
}
}
}
// ocen sprawnosc populacji
double Population::EvaluatePopulation(float& bx, float& by)
{
double totalFitness = 0.0;
double aveFitness = 0.0;
double bestFitness = inf;
int bestFitnessIndex = 0;
for (int i = 0; i < (int)pop.size(); i++)
{
float x, y;
double fitness = CalcChromosomeFitness(i, x, y);
Chromosome* chr = pop.at(i);
chr->SetFitness(fitness);
//chr->Print( i );
// zapamietaj najlepsze rozwiazanie
if (i == 0) bestFitness = fitness;
if (fitness < bestFitness)
{
bestFitness = fitness;
bestFitnessIndex = i;
bx = x;
by = y;
}
}
return bestFitness;
}
// utworz chromosom o losowych wartosciach
Chromosome* Population::CreateRandomChromosome()
{
Chromosome* chr = new Chromosome(chrSize);
for (int i = 0; i < chr->GetSize(); i++)
{
unsigned char value = rand() % 10 < 5 ? 0 : 1;
chr->SetChromosome(i, value);
}
return chr;
}
double Population::CalcChromosomeFitness(const int& index, float& xv, float& yv)
{
// uzyskaj elementy chromosomu
Chromosome* chr = pop.at(index);
// umiesc pierwsze 32 bity (czesc x) w string
std::string xstr = GetXstring(chr);
// uzyskaj wartosc x poprzez konwersje z IEEE 754 do liczby dziesietnej
float x = GetFloat32_IEEE754(xstr);
// umiesc kolejne 32 bity (czesc y) do string
std::string ystr = GetYstring(chr);
// uzyskaj wartosc y poprzez konwersje z IEEE 754 do liczby dziesietnej
float y = GetFloat32_IEEE754(ystr);
double fitness = CalculateFitnessFunction(x, y);
// zwroc sprawnosc chromosomu
xv = x;
yv = y;
return fitness;
}
// oblicz sprawnosc, f(x,y)
double Population::CalculateFitnessFunction(const float& x, const float& y)
{
// McCormick function
// global min: f(−0.5471975602214,−1.547197559268) = −1.913222954981
double fitness = sin(x + y) + (x - y)*(x - y) - 1.5*x + 2.5*y + 1;
double maxX = 4.0;
double minX = -1.5;
double maxY = 4.0;
double minY = -3.0;
if (x > maxX || x < minX || y > maxY || y < minY)
{
return fitness * 1.2;
}
else
{
return fitness;
}
}
// przekonweruj 32-bitowy ciag na liczbe dziesietna
// kodowanie IEEE 754 dla 32-bitowego ciagu
float Population::GetFloat32_IEEE754(std::string Binary)
{
int HexNumber = Binary32ToHex(Binary);
bool negative = !!(HexNumber & 0x80000000);
int exponent = (HexNumber & 0x7f800000) >> 23;
int sign = negative ? -1 : 1;
// odejmij 127 z wykladnika
exponent -= 127;
// przekonwertuj mantyse na wartosc dziesietna
// uzywaja ostatnich 23 bitow
int power = -1;
float total = 0.0;
for (int i = 0; i < 23; i++)
{
int c = Binary[i + 9] - '0';
total += (float)c * (float)pow(2.0, power);
power--;
}
total += 1.0;
float value = sign * (float)pow(2.0, exponent) * total;
return value;
}
// przekonwertuj 32-bitowy ciag na liczbe szesnastkowa
int Population::Binary32ToHex(std::string Binary)
{
std::bitset<32> set(Binary);
int hex = set.to_ulong();
return hex;
}
// uzyskaj czesc x chromosomu
std::string Population::GetXstring(Chromosome* chr)
{
std::string xstr;
for (int i = 0; i < chrSize / 2; i++)
{
unsigned char value = chr->GetChromosome(i);
xstr.append(value == 0 ? "0" : "1");
}
return xstr;
}
// uzyskaj czesc y chromosomu
std::string Population::GetYstring(Chromosome* chr)
{
std::string ystr;
int start = chrSize / 2;
for (int i = start; i < chrSize; i++)
{
unsigned char value = chr->GetChromosome(i);
ystr.append(value == 0 ? "0" : "1");
}
return ystr;
}
// dlugosc chromosomu
void Population::SetChromosomeSize(const int& size)
{
chrSize = size;
}
double Population::GetChromosomeFitness(const int& index) const
{
Chromosome* chr = pop.at(index);
return chr->GetFitness();
}
// skopiuj zawartosc jednego chromosomu
void Population::CopyChromosome(const int& source, const int& dest)
{
// uzyskaj chromosomy
Chromosome* chr1 = pop.at(source);
Chromosome* chr2 = pop.at(dest);
// skopiuj zawartosc i sprawnosc chromosomu
for (int i = 0; i < chrSize; i++)
{
// uzyskaj zawartosc chromosomu
unsigned char value = chr1->GetChromosome(i);
// zapisz zawartosc chromosomu do chromosomu docelowego
chr2->SetChromosome(i, value);
}
// ustaw sprawnosc
double fitness = chr1->GetFitness();
chr2->SetFitness(fitness);
}