Учебная практика по генетическим алгоритмам

Для работы программы требуется наличие библиотеки PyQt6

sudo apt install python3-pyqt6
sudo apt install python3-pyqtgraph

Чтобы скомпилировать код и запустить программу

make
python3 main.py

Приближение ступенчатой функцией

Задание: для заданного полинома f(x) (степень не больше 8) необходимо найти параметры (высоты ступеней) ступенчатой функции g(x), которая приближает полиномиальную функцию. Т.е. минимизировать расстояние |f(x) - g(x)| между функциями на заданном интервале [l, r]. Количество и длина ступеней вводятся пользователем.

Polynimial - многочлен
Поля:

• coefficients - вектор коэффициентов многочлена
• left - левая граница интервала, на котором определён многочлен
• right - правая граница интервала
  Методы:
• Инициализация (инициализируется вектором коэффициентов coefs)
• getValue (получение значения многочлена)
• evaluation (оценка разности функции и её апроксимации)
• print()

Chromosome - класс хромосомы (индивида) Поля:

• double probMutation - вероятность мутации каждого гена
• int number - номер хромосомы
• std::vector genes - вектор генов
• int length - длина хромосомы
• double max_mutation_step
• double down_border
• double up_border
• double estimate - оценка, насколько данная хромосома апроксимирует функцию. Методы:
  • Chromosome(double probMutation, double down, double up, int number, int len) - инициализация. Создает вектор рандомных высот длины N между down и up и записывает в поле genes
  • static std::vector recombination(Chromosome parent1, Chromosome parent2, int method = 0)
  • void mutate(); - мутация
  • double new_gene(double old_gene);
  • static void discr_recomb(Chromosome parent1, Chromosome parent2, std::vector& answer); - дискретная рекомбинация
  • void print_test();

Population - класс популяции Поля:

• chromosomes - вектор индивидов.
• countIndivids - количество хромосом Методы:
• Population() - инициализация. Создание вектора рандомных хромосом.
• updatePopulation - обновление хромосом
• elite_selection - Элитарная селекция

Algorithm - класс, в котором выполняется алгоритм Поля:

• Population population - текущая популяция
• Polynomial polynom - полином
• int iteration - количество итераций (поколений)
• double criterion - критерий завершения Методы
• void start(); - Запуск алгоритма