python遺傳演算法庫

㈠ 最受歡迎的 15 大 python 庫有哪些

1、Pandas：是一個Python包，旨在通過「標記」和「關系」數據進行工作，簡單直觀。它設計用於快速簡單的數據操作、聚合和可視化，是數據整理的完美工具。
2、Numpy：是專門為Python中科學計算而設計的軟體集合，它為Python中的n維數組和矩陣的操作提供了大量有用的功能。該庫提供了NumPy數組類型的數學運算向量化，可以改善性能，從而加快執行速度。
3、SciPy：是一個工程和科學軟體庫，包含線性代數，優化，集成和統計的模塊。SciPy庫的主要功能是建立在NumPy上，通過其特定子模塊提供有效的數值常式，並作為數字積分、優化和其他常式。
4、Matplotlib：為輕松生成簡單而強大的可視化而量身定製，它使Python成為像MatLab或Mathematica這樣的科學工具的競爭對手。
5、Seaborn：主要關注統計模型的可視化(包括熱圖)，Seaborn高度依賴於Matplotlib。
6、Bokeh：獨立於Matplotlib，主要焦點是交互性，它通過現代瀏覽器以數據驅動文檔的風格呈現。
7、Plotly：是一個基於Web用於構建可視化的工具箱，提供API給一些編程語言(Python在內)。
8、Scikits：是Scikits
Stack額外的軟體包，專為像圖像處理和機器學習輔助等特定功能而設計。它建立在SciPy之上，中集成了有質量的代碼和良好的文檔、簡單易用並且十分高效，是使用Python進行機器學習的實際行業標准。
9、Theano：是一個Python軟體包，它定義了與NumPy類似的多維數組，以及數學運算和表達式。此庫是被編譯的，可實現在所有架構上的高效運行。
10、TensorFlow：是數據流圖計算的開源庫，旨在滿足谷歌對訓練神經網路的高需求，並且是基於神經網路的機器學習系統DistBelief的繼任者，可以在大型數據集上快速訓練神經網路。
11、Keras：是一個用Python編寫的開源的庫，用於在高層的介面上構建神經網路。它簡單易懂，具有高級可擴展性。
12、NLTK：主要用於符號學和統計學自然語言處理(NLP) 的常見任務，旨在促進NLP及相關領域(語言學，認知科學人工智慧等)的教學和研究。
13、Gensim：是一個用於Python的開源庫，為有向量空間模型和主題模型的工作提供了使用工具。這個庫是為了高效處理大量文本而設計，不僅可以進行內存處理，還可以通過廣泛使用NumPy數據結構和SciPy操作來獲得更高的效率。

㈡ python有沒有簡單的遺傳演算法庫

首先遺傳演算法是一種優化演算法，通過模擬基因的優勝劣汰，進行計算（具體的演算法思路什麼的就不贅述了）。大致過程分為初始化編碼、個體評價、選擇，交叉，變異。

以目標式子 y = 10 * sin(5x) + 7 * cos(4x)為例，計算其最大值

首先是初始化，包括具體要計算的式子、種群數量、染色體長度、交配概率、變異概率等。並且要對基因序列進行初始化

[python]view plain

• pop_size=500#種群數量

• max_value=10#基因中允許出現的最大值

• chrom_length=10#染色體長度

• pc=0.6#交配概率

• pm=0.01#變異概率

• results=[[]]#存儲每一代的最優解，N個二元組

• fit_value=[]#個體適應度

• fit_mean=[]#平均適應度

• pop=geneEncoding(pop_size,chrom_length)




其中genEncodeing是自定義的一個簡單隨機生成序列的函數，具體實現如下

[python]view plain

• defgeneEncoding(pop_size,chrom_length):

• pop=[[]]

• foriinrange(pop_size):

• temp=[]

• forjinrange(chrom_length):

• temp.append(random.randint(0,1))

• pop.append(temp)

• returnpop[1:]

編碼完成之後就是要進行個體評價，個體評價主要是計算各個編碼出來的list的值以及對應帶入目標式子的值。其實編碼出來的就是一堆2進制list。這些2進制list每個都代表了一個數。其值的計算方式為轉換為10進制，然後除以2的序列長度次方減一，也就是全一list的十進制減一。根據這個規則就能計算出所有list的值和帶入要計算式子中的值，代碼如下

[python]view plain

• #0.0coding:utf-80.0

• #解碼並計算值

• importmath

• defdecodechrom(pop,chrom_length):

• temp=[]

• foriinrange(len(pop)):

• t=0

• forjinrange(chrom_length):

• t+=pop[i][j]*(math.pow(2,j))

• temp.append(t)

• returntemp

• defcalobjValue(pop,chrom_length,max_value):

• temp1=[]

• obj_value=[]

• temp1=decodechrom(pop,chrom_length)

• foriinrange(len(temp1)):

• x=temp1[i]*max_value/(math.pow(2,chrom_length)-1)

• obj_value.append(10*math.sin(5*x)+7*math.cos(4*x))

• returnobj_value

有了具體的值和對應的基因序列，然後進行一次淘汰，目的是淘汰掉一些不可能的壞值。這里由於是計算最大值，於是就淘汰負值就好了

[python]view plain

• #0.0coding:utf-80.0

• #淘汰（去除負值）

• defcalfitValue(obj_value):

• fit_value=[]

• c_min=0

• foriinrange(len(obj_value)):

• if(obj_value[i]+c_min>0):

• temp=c_min+obj_value[i]

• else:

• temp=0.0

• fit_value.append(temp)

• returnfit_value




然後就是進行選擇，這是整個遺傳演算法最核心的部分。選擇實際上模擬生物遺傳進化的優勝劣汰，讓優秀的個體盡可能存活，讓差的個體盡可能的淘汰。個體的好壞是取決於個體適應度。個體適應度越高，越容易被留下，個體適應度越低越容易被淘汰。具體的代碼如下

[python]view plain

• #0.0coding:utf-80.0

• #選擇

• importrandom

• defsum(fit_value):

• total=0

• foriinrange(len(fit_value)):

• total+=fit_value[i]

• returntotal

• defcumsum(fit_value):

• foriinrange(len(fit_value)-2,-1,-1):

• t=0

• j=0

• while(j<=i):

• t+=fit_value[j]

• j+=1

• fit_value[i]=t

• fit_value[len(fit_value)-1]=1

• defselection(pop,fit_value):

• newfit_value=[]

• #適應度總和

• total_fit=sum(fit_value)

• foriinrange(len(fit_value)):

• newfit_value.append(fit_value[i]/total_fit)

• #計算累計概率

• cumsum(newfit_value)

• ms=[]

• pop_len=len(pop)

• foriinrange(pop_len):

• ms.append(random.random())

• ms.sort()

• fitin=0

• newin=0

• newpop=pop

• #轉輪盤選擇法

• whilenewin<pop_len:

• if(ms[newin]<newfit_value[fitin]):

• newpop[newin]=pop[fitin]

• newin=newin+1

• else:

• fitin=fitin+1

• pop=newpop

• 以上代碼主要進行了3個操作，首先是計算個體適應度總和，然後在計算各自的累積適應度。這兩步都好理解，主要是第三步，轉輪盤選擇法。這一步首先是生成基因總數個0-1的小數，然後分別和各個基因的累積個體適應度進行比較。如果累積個體適應度大於隨機數則進行保留，否則就淘汰。這一塊的核心思想在於：一個基因的個體適應度越高，他所佔據的累計適應度空隙就越大，也就是說他越容易被保留下來。

選擇完後就是進行交配和變異，這個兩個步驟很好理解。就是對基因序列進行改變，只不過改變的方式不一樣

交配：

[python]view plain

• #0.0coding:utf-80.0

• #交配

• importrandom

• defcrossover(pop,pc):

• pop_len=len(pop)

• foriinrange(pop_len-1):

• if(random.random()<pc):

• cpoint=random.randint(0,len(pop[0]))

• temp1=[]

• temp2=[]

• temp1.extend(pop[i][0:cpoint])

• temp1.extend(pop[i+1][cpoint:len(pop[i])])

• temp2.extend(pop[i+1][0:cpoint])

• temp2.extend(pop[i][cpoint:len(pop[i])])

• pop[i]=temp1

• pop[i+1]=temp2



• 變異：

[python]view plain

• #0.0coding:utf-80.0

• #基因突變

• importrandom

• defmutation(pop,pm):

• px=len(pop)

• py=len(pop[0])

• foriinrange(px):

• if(random.random()<pm):

• mpoint=random.randint(0,py-1)

• if(pop[i][mpoint]==1):

• pop[i][mpoint]=0

• else:

• pop[i][mpoint]=1



• 整個遺傳演算法的實現完成了，總的調用入口代碼如下

[python]view plain

• #0.0coding:utf-80.0

• importmatplotlib.pyplotasplt

• importmath

• fromselectionimportselection

• fromcrossoverimportcrossover

• frommutationimportmutation

• frombestimportbest

• print'y=10*math.sin(5*x)+7*math.cos(4*x)'

• #計算2進制序列代表的數值

• defb2d(b,max_value,chrom_length):

• t=0

• forjinrange(len(b)):

• t+=b[j]*(math.pow(2,j))

• t=t*max_value/(math.pow(2,chrom_length)-1)

• returnt

• pop_size=500#種群數量

• max_value=10#基因中允許出現的最大值

• chrom_length=10#染色體長度

• pc=0.6#交配概率

• pm=0.01#變異概率

• results=[[]]#存儲每一代的最優解，N個二元組

• fit_value=[]#個體適應度

• fit_mean=[]#平均適應度

• #pop=[[0,1,0,1,0,1,0,1,0,1]foriinrange(pop_size)]

• pop=geneEncoding(pop_size,chrom_length)

• foriinrange(pop_size):

• obj_value=calobjValue(pop,chrom_length,max_value)#個體評價

• fit_value=calfitValue(obj_value)#淘汰

• best_indivial,best_fit=best(pop,fit_value)#第一個存儲最優的解,第二個存儲最優基因

• results.append([best_fit,b2d(best_indivial,max_value,chrom_length)])

• selection(pop,fit_value)#新種群復制

• crossover(pop,pc)#交配

• mutation(pop,pm)#變異

• results=results[1:]

• results.sort()

• X=[]

• Y=[]

• foriinrange(500):

• X.append(i)

• t=results[i][0]

• Y.append(t)

• plt.plot(X,Y)

• plt.show()

• 最後調用了一下matplotlib包，把500代最優解的變化趨勢表現出來。



完整代碼可以在github查看

歡迎訪問我的個人博客

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㈢ 常用的python庫，有哪些

pyqt, tkinter, pygame
scipy numpy graphviz nltk
看你要做什麼用咯

㈣ python遺傳演算法目標函數怎麼編

一、遺傳演算法介紹
遺傳演算法是通過模擬大自然中生物進化的歷程，來解決問題的。大自然中一個種群經歷過若干代的自然選擇後，剩下的種群必定是適應環境的。把一個問題所有的解看做一個種群，經歷過若干次的自然選擇以後，剩下的解中是有問題的最優解的。當然，只能說有最優解的概率很大。這里，我們用遺傳演算法求一個函數的最大值。
f(x) = 10 * sin( 5x ) + 7 * cos( 4x ), 0 <= x <= 10
1、將自變數x進行編碼
取基因片段的長度為10, 則10位二進制位可以表示的范圍是0到1023。基因與自變數轉變的公式是x = b2d(indivial) * 10 / 1023。構造初始的種群pop。每個個體的基因初始值是[0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1]
2、計算目標函數值
根據自變數與基因的轉化關系式，求出每個個體的基因對應的自變數，然後將自變數代入函數f（x），求出每個個體的目標函數值。
3、適應度函數
適應度函數是用來評估個體適應環境的能力，是進行自然選擇的依據。本題的適應度函數直接將目標函數值中的負值變成0. 因為我們求的是最大值，所以要使目標函數值是負數的個體不適應環境，使其繁殖後代的能力為0.適應度函數的作用將在自然選擇中體現。
4、自然選擇
自然選擇的思想不再贅述，操作使用輪盤賭演算法。其具體步驟：
假設種群中共5個個體，適應度函數計算出來的個體適應性列表是fitvalue = [1 ,3, 0, 2, 4] ，totalvalue = 10 ， 如果將fitvalue畫到圓盤上，值的大小表示在圓盤上的面積。在轉動輪盤的過程中，單個模塊的面積越大則被選中的概率越大。選擇的方法是將fitvalue轉化為[1 ， 4 ，4 , 6 ，10], fitvalue / totalvalue = [0.1 , 0.4 , 0.4 , 0.6 , 1.0] . 然後產生5個0-1之間的隨機數，將隨機數從小到大排序，假如是[0.05 , 0.2 , 0.7 , 0.8 ,0.9]，則將0號個體、1號個體、4號個體、4號個體、4號個體拷貝到新種群中。自然選擇的結果使種群更符合條件了。
5、繁殖
假設個體a、b的基因是
a = [1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0]

b = [0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1]

這兩個個體發生基因交換的概率pc = 0.6.如果要發生基因交換，則產生一個隨機數point表示基因交換的位置，假設point = 4,則：

a = [1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0]

b = [0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1]
交換後為：

a = [1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1]

b = [0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0]
6、突變
遍歷每一個個體，基因的每一位發生突變（0變為1,1變為0）的概率為0.001.突變可以增加解空間
二、代碼
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def b2d(b): #將二進制轉化為十進制 x∈[0,10] t = 0 for j in range(len(b)): t += b[j] * (math.pow(2, j)) t = t * 10 / 1023 return tpopsize = 50 #種群的大小#用遺傳演算法求函數最大值：#f(x)=10*sin(5x)+7*cos(4x) x∈[0,10]chromlength = 10 #基因片段的長度pc = 0.6 #兩個個體交叉的概率pm = 0.001; #基因突變的概率results = [[]]bestindivial = []bestfit = 0fitvalue = []tempop = [[]]pop = [[0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1] for i in range(popsize)]for i in range(100): #繁殖100代 objvalue = calobjvalue(pop) #計算目標函數值 fitvalue = calfitvalue(objvalue); #計算個體的適應值 [bestindivial, bestfit] = best(pop, fitvalue) #選出最好的個體和最好的函數值 results.append([bestfit,b2d(bestindivial)]) #每次繁殖，將最好的結果記錄下來 selection(pop, fitvalue) #自然選擇，淘汰掉一部分適應性低的個體 crossover(pop, pc) #交叉繁殖 mutation(pop, pc) #基因突變 results.sort() print(results[-1]) #列印函數最大值和對應的

來自CODE的代碼片
GA.py

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def best(pop, fitvalue): #找出適應函數值中最大值，和對應的個體 px = len(pop) bestindivial = [] bestfit = fitvalue[0] for i in range(1,px): if(fitvalue[i] > bestfit): bestfit = fitvalue[i] bestindivial = pop[i] return [bestindivial, bestfit]

來自CODE的代碼片
best.py

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def calfitvalue(objvalue):#轉化為適應值，目標函數值越大越好，負值淘汰。 fitvalue = [] temp = 0.0 Cmin = 0; for i in range(len(objvalue)): if(objvalue[i] + Cmin > 0): temp = Cmin + objvalue[i] else: temp = 0.0 fitvalue.append(temp) return fitvalue

來自CODE的代碼片
calfitvalue.py

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import mathdef decodechrom(pop): #將種群的二進制基因轉化為十進制（0,1023） temp = []; for i in range(len(pop)): t = 0; for j in range(10): t += pop[i][j] * (math.pow(2, j)) temp.append(t) return tempdef calobjvalue(pop): #計算目標函數值 temp1 = []; objvalue = []; temp1 = decodechrom(pop) for i in range(len(temp1)): x = temp1[i] * 10 / 1023 #（0,1023）轉化為 （0,10） objvalue.append(10 * math.sin(5 * x) + 7 * math.cos(4 * x)) return objvalue #目標函數值objvalue[m] 與個體基因 pop[m] 對應

來自CODE的代碼片
calobjvalue.py

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import randomdef crossover(pop, pc): #個體間交叉，實現基因交換 poplen = len(pop) for i in range(poplen - 1): if(random.random() < pc): cpoint = random.randint(0,len(pop[0])) temp1 = [] temp2 = [] temp1.extend(pop[i][0 : cpoint]) temp1.extend(pop[i+1][cpoint : len(pop[i])]) temp2.extend(pop[i+1][0 : cpoint]) temp2.extend(pop[i][cpoint : len(pop[i])]) pop[i] = temp1 pop[i+1] = temp2

來自CODE的代碼片
crossover.py

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import randomdef mutation(pop, pm): #基因突變 px = len(pop) py = len(pop[0]) for i in range(px): if(random.random() < pm): mpoint = random.randint(0,py-1) if(pop[i][mpoint] == 1): pop[i][mpoint] = 0 else: pop[i][mpoint] = 1

來自CODE的代碼片
mutation.py

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import randomdef sum(fitvalue): total = 0 for i in range(len(fitvalue)): total += fitvalue[i] return totaldef cumsum(fitvalue): for i in range(len(fitvalue)): t = 0; j = 0; while(j <= i): t += fitvalue[j] j = j + 1 fitvalue[i] = t;def selection(pop, fitvalue): #自然選擇（輪盤賭演算法） newfitvalue = [] totalfit = sum(fitvalue) for i in range(len(fitvalue)): newfitvalue.append(fitvalue[i] / totalfit) cumsum(newfitvalue) ms = []; poplen = len(pop) for i in range(poplen): ms.append(random.random()) #random float list ms ms.sort() fitin = 0 newin = 0 newpop = pop while newin < poplen: if(ms[newin] < newfitvalue[fitin]): newpop[newin] = pop[fitin] newin = newin + 1 else: fitin = fitin + 1 pop = newpop

㈤ 使用流行的遺傳演算法python庫是哪個

剛從github上面安裝了兩個遺傳演算法的庫，tpot和gplearn。才剛接觸遺傳演算法，不敢多講

㈥ Python 常用的標准庫以及第三方庫有哪些

5個常用的Python標准庫：

1、os：提供了不少與操作系統相關聯的函數庫

os包是Python與操作系統的介面。我們可以用os包來實現操作系統的許多功能，比如管理系統進程，改變當前路徑，改變文件許可權等。但要注意，os包是建立在操作系統的平台上的，許多功能在Windows系統上是無法實現的。另外，在使用os包中，要注意其中的有些功能已經被其他的包取代。

我們通過文件系統來管理磁碟上儲存的文件。查找、刪除、復制文件以及列出文件列表等都是常見的文件操作。這些功能通常可以在操作系統中看到，但現在可以通過Python標准庫中的glob包、shutil包、os.path包以及os包的一些函數等，在Python內部實現。

2、sys：通常用於命令行參數的庫

sys包被用於管理Python自身的運行環境。Python是一個解釋器，也是一個運行在操作系統上的程序。我們可以用sys包來控制這一程序運行的許多參數，比如說Python運行所能占據的內存和CPU，Python所要掃描的路徑等。另一個重要功能是和Python自己的命令行互動，從命令行讀取命令和參數。

3、random：用於生成隨機數的庫

Python標准庫中的random函數，可以生成隨機浮點數、整數、字元串，甚至幫助你隨機選擇列表序列中的一個元素，打亂一組數據等。

4、math：提供了數學常數和數學函數

標准庫中，Python定義了一些新的數字類型，以彌補之前的數字類型可能的不足。標准庫還包含了random包，用於處理隨機數相關的功能。math包補充了一些重要的數學常數和數學函數，比如pi、三角函數等等。

5、datetime：日期和時間的操作庫

日期和時間的管理並不復雜，但容易犯錯。Python的標准庫中對日期和時間的管理頗為完善，你不僅可以進行日期時間的查詢和變換，還可以對日期時間進行運算。通過這些標准庫，還可以根據需要控制日期時間輸出的文本格式。

除此之外，Python還有很多第三方庫，了解更多可移步：oldboye

㈦ Python常用的標准庫以及第三方庫有哪些

Python常用的標准庫有http庫。第三方庫有scrapy，pillow和wxPython.以下有介紹：

1. Requests.Kenneth Reitz寫的最富盛名的http庫，每個Python程序員都應該有它。

2. Scrapy.如果你從事爬蟲相關的工作，那麼這個庫也是必不可少的。用過它之後你就不會再想用別的同類庫了。

3. wxPython.Python的一個GUI（圖形用戶界面）工具。我主要用它替代tkinter。

4. Pillow.它是PIL的一個友好分支。對於用戶比PIL更加友好，對於任何在圖形領域工作的人是必備的庫。

㈧ python 遺傳演算法問題

遺傳演算法（GA）是最早由美國Holland教授提出的一種基於自然界的「適者生存，優勝劣汰」基本法則的智能搜索演算法。
遺傳演算法也是借鑒該基本法則，通過基於種群的思想，將問題的解通過編碼的方式轉化為種群中的個體，並讓這些個體不斷地通過選擇、交叉和變異運算元模擬生物的進化過程，然後利用「優勝劣汰」法則選擇種群中適應性較強的個體構成子種群，然後讓子種群重復類似的進化過程，直到找到問題的最優解或者到達一定的進化（運算）時間。

㈨ 老師要求用python做遺傳演算法，原理明白，可是不會代碼，哪位老哥幫講講，價錢可以商量

還是蠻簡單的，而且 python 中有現成的遺傳演算法工具箱可用。
實現的關鍵則是如何進行編碼，這個碼就是函數的參數，參數的個數就是染色體中基因的個數， 選擇交叉變異，無非就是改變基因的值而不改變染色體的長度，然後產生新的染色體，將新的染色體重的值以參數的形式帶入到函數中求得新的函數值

㈩ python 哪個包里有 遺傳演算法

scikit-opt調研過很多遺傳演算法庫，這個挺好用的。

#目標函數
defdemo_func(x):
x1,x2,x3=x
returnx1**2+(x2-0.05)**2+x3**2
fromgaimportGA

調用遺傳演算法求解：

ga=GA(func=demo_func,lb=[-1,-10,-5],ub=[2,10,2],max_iter=500)
best_x,best_y=ga.fit()