多目标遗传算法 ------ NSGA-II （部分源码解析） 实数、二进制编码的变异操作 mutation.c

遗传算法的变异操作

/* Mutation routines */

# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>
# include <math.h>

# include "global.h"
# include "rand.h"

/* Function to perform mutation in a population */
void mutation_pop (population *pop)
{
    int i;
    for (i=0; i<popsize; i++)
    {
        mutation_ind(&(pop->ind[i]));
    }
    return;
}

一次进化过程中的 变异操作，  需要调用   变异函数 mutation_ind  种群个数popsize 次。

 

 

 

函数包装，判断是实数编码还是二进制编码并调用不同的变异函数。

/* Function to perform mutation of an individual */
void mutation_ind (individual *ind)
{
    if (nreal!=0)
    {
        real_mutate_ind(ind);
    }
    if (nbin!=0)
    {
        bin_mutate_ind(ind);
    }
    return;
}

 

 

 

二进制编码 的  变异操作：

每个个体  的   每个变量  的  二进制编码段   的  每个比特位，   以变异概率  pmut_bin  进行变异。

（单点变异）

/* Routine for binary mutation of an individual */
void bin_mutate_ind (individual *ind)
{
    int j, k;
    double prob;
    for (j=0; j<nbin; j++)
    {
        for (k=0; k<nbits[j]; k++)
        {
            prob = randomperc();
            if (prob <=pmut_bin)
            {
                if (ind->gene[j][k] == 0)
                {
                    ind->gene[j][k] = 1;
                }
                else
                {
                    ind->gene[j][k] = 0;
                }
                nbinmut+=1;
            }
        }
    }
    return;
}

 

 

 

 

 

实数编码  情况下的   变异操作：

（多项式变异）

/* Routine for real polynomial mutation of an individual */
void real_mutate_ind (individual *ind)
{
    int j;
    double rnd, delta1, delta2, mut_pow, deltaq;
    double delta;
    double y, yl, yu, val, xy;
    for (j=0; j<nreal; j++)
    {
        rnd = randomperc();
        if (rnd <= pmut_real)
        {
            y = ind->xreal[j];
            yl = min_realvar[j];
            yu = max_realvar[j];
            delta1 = (y-yl)/(yu-yl);
            delta2 = (yu-y)/(yu-yl);
            delta = minimum (delta1,delta2);
            rnd = randomperc();
            mut_pow = 1.0/(eta_m+1.0);
            if (rnd <= 0.5)
            {
                xy = 1.0-delta1;
                val = 2.0*rnd+(1.0-2.0*rnd)*(pow(xy,(eta_m+1.0)));
                deltaq =  pow(val,mut_pow) - 1.0;
            }
            else
            {
                xy = 1.0-delta2;
                val = 2.0*(1.0-rnd)+2.0*(rnd-0.5)*(pow(xy,(eta_m+1.0)));
                deltaq = 1.0 - (pow(val,mut_pow));
            }
            y = y + deltaq*(yu-yl);
            if (y<yl)
            {
                y = yl;
            }
            if (y>yu)
            {
                y = yu;
            }
            ind->xreal[j] = y;
            nrealmut+=1;
        }
    }
    return;
}

eta_m 为 实数编码的 多项式变异的 参数， 为全局设定。
（该变异方式是为了模拟二进制编码的单点变异，逻辑比较简单，数学含义不明）

每个个体  的   每个变量  的  实数表示，   以变异概率  pmut_real  进行变异  。