人工免疫算法

1、接种疫苗函数：%function inoculateChromosome=immunity(chromosomeGroup,bacterinChromosome,parameter)%parameter:1,随机制取染色体接种。2，每个染色体都接种。3，每个染色体都接种，但接种的位置是随机的%这个函数实现对染色体的疫苗接种%由染色体(可能解的2进制)顺序号找到可能解：%x=chromosome_x(fatherChromosomeGroup,oneDimensionSet,solutionSum);%把解代入非线性方程组计算误差函数：functionError=nonLinearSumErro

2、r1(x);判定程是否得解函数：solution,isTrue=isSolution(x,funtionError,solutionSumError);%选择最优染色体函数：%bestChromosome,leastFunctionError=best_worstChromosome(fatherChromosomeGroup,functionError);%误差比较函数：从两个染色体中，选出误差较小的染色体%holdBestChromosome,holdLeastFunctionError.% =compareBestChromosome(holdBestChromosome,holdLea

3、stFunctionError,.% bestChromosome,leastFuntionError)%为染色体定义概率函数，好的染色体概率高，坏染色体概率低%p=chromosomeProbability(functionError);%按概率选择染色体函数：%slecteChromosomeGroup=selecteChromome(fatherChromosomeGroup,p);%父代染色体杂交产生子代染色体函数%sonChrmosomeGroup=crossChromosome(slecteChromosomeGroup,2);%防止染色体超出解空间的函数%chromosomeGr

4、oup=checkSequence(chromosomeGroup,solutionSum)%变异函数%fatherChromosomeGroup=varianceCh(sonChromosomeGroup,0.8,solutionN);%通过实验有如下结果：%1。染色体应当多一些%2。通过概率选择染色体，在迭代早期会有效选出优秀的染色体，使解的误差迅速降低，%但随着迭代的进行，概率选择也会导致某种染色体在基因池中迅速增加，使染色体趋同，%这就减少了物种的多样性，反而难以逼近解%3。不用概率选择，仅采用染色体杂交，采用保留优秀染色体，也可以得到解%4。单纯免疫效果不好，杂交+免疫效果比较好程序

5、开始运行clear,clc;%清理内存，清屏circleN=200;%迭代次数format long%构造可能解的空间，确定染色体的个数、长度solutionSum=4;leftBoundary=-10;rightBoundary=10;distance=1;chromosomeSum=500;solutionSumError=0.1;%solutionSum:非线性方程组的元数(待解变量的个数)；leftBoundary:可能解的左边界；%rightBoundary:可能解的右边界；distance:可能解的间隔，也是解的精度%chromosomeSum:染色体的个数；solveSumErr

6、or:解的误差oneDimensionSet=leftBoundary:distance:rightBoundary;%oneDimensionSet:可能解在一个数轴(维)上的集合oneDimensionSetN=size(oneDimensionSet,2);%返回oneDimensionSet中的元素个数solutionN=oneDimensionSetNsolutionSum;%解空间(解集合)中可能解的总数binSolutionN=dec2bin(solutionN);%把可能解的总数转换成二进制数chromosomeLength=size(binSolutionN,2);%由解空间

7、中可能解的总数(二进制数)计算染色体的长度程序初始化%随机生成初始可能解的顺序号,+1是为了防止出现0顺序号solutionSequence=fix(rand(chromosomeSum,1)*solutionN)+1;for i=1:chromosomeSum%防止解的顺序号超出解的个数if solutionSequence(i)>solutionN;solutionSequence(i)=solutionN;endend%染色体是解集合中的序号,它对应一个可能解%把解的十进制序号转成二进制序号fatherChromosomeGroup=dec2bin(solutionSequence

8、,chromosomeLength);holdLeastFunctionError=Inf;%可能解的最小误差的初值holdBestChromosome=0;%对应最小误差的染色体的初值开始计算compute=1;circle=0;while compute%开始迭代求解%1:由可能解的序号寻找解本身(关键步骤)x=chromosome_x(fatherChromosomeGroup,oneDimensionSet,solutionSum);%2：把解代入非线性方程计算误差functionError=nonLinearSumError1(x);%把解代入方程计算误差solution,minEr

9、ror,isTrue=isSolution(x,functionError,solutionSumError);%isSolution函数根据误差functionError判定方程是否已经解开，isTrue=1,方程得解。solution是方程的解if isTrue=1'方程得解'solutionminErrorreturn%结束程序end%3：选择最好解对应的最优染色体bestChromosome,leastFunctionError=best_worstChromosome(fatherChromosomeGroup,functionError);%4：保留每次迭代产生的最

10、好的染色体%本次最好解与上次最好解进行比较，如果上次最好解优于本次最好解，保留上次最好解；%反之，保留本次最好解。保留的最好染色体放在holdBestChromosome中holdBestChromosome,holdLeastFunctionError.=compareBestChromosome(holdBestChromosome,holdLeastFunctionError,.bestChromosome,leastFunctionError);circle=circle+1%minError%solutionholdLeastFunctionErrorif circle>cir

11、cleNreturnend%5:把保留的最好的染色体holdBestChromosome加入到染色体群中order=round(rand(1)*chromosomeSum);if order=0order=1;endfatherChromosomeGroup(order,:)=holdBestChromosome;functionError(order)=holdLeastFunctionError;%6:为每一条染色体(即可能解的序号)定义一个概率(关键步骤)%好的染色体概率高，坏的概率低。依据误差functionError计算概率p,trueP=chromosomeProbability(

12、functionError);if trueP ='Fail''可能解严重不适应方程，请重新开始'return%结束程序end按照概率筛选染色体(关键步骤)%fa=bin2dec(fatherChromosomeGroup)%显示父染色体%从父染体中选择优秀染色体%selecteChromosomeGroup=selecteChromosome(fatherChromosomeGroup,p);%8：染色体杂交(关键步骤)%sle=bin2dec(selecteChromosomeGroup)%显示选择出来的解的序号(染色体)%用概率筛选出的染色体selecte

13、ChromosomeGroup进行杂交，产生子代染色体%sonChromosomeGroup=crossChromosome(selecteChromosomeGroup,2);%不用概率筛选出的染色体selecteChromosomeGroup进行杂交，而直接用上一代(父代)的sonChromosomeGroup=crossChromosome(fatherChromosomeGroup,2);%sonChromosomeGroup=immunity(fatherChromosomeGroup,holdBestChromosome,3);%把疫苗接种到其它染色体中sonChromosomeG

14、roup=immunity(sonChromosomeGroup,holdBestChromosome,3);%cro=bin2dec(sonChromosomeGroup)%显示杂交后的子代染色体sonChromosomeGroup=checkSequence(sonChromosomeGroup,solutionN);%检查杂交后的染色体是否越界%9：变异%不杂交直接变异%fatherChromosomeGroup=varianceCh(fatherChromosomeGroup,0.1,solutionN);%杂交后变异fatherChromosomeGroup=varianceCh(s

15、onChromosomeGroup,0.5,solutionN);fatherChromosomeGroup=checkSequence(fatherChromosomeGroup,solutionN);%检查变异后的染色体是否越界end接种疫苗函数，这是和遗传算法唯一不同的函数，可以用它代替染色体的交叉操作。%chromosomeGroup:染色体组%bachterinChromosome:疫苗染色体，即最好的染色体。从这个染色体上取疫苗%parameter:接种疫苗的参数，即用什么方法接种%inoculateChromosome:接种疫苗后的染色体function inoculateChr

16、omosome=immunity(chromosomeGroup,bacterinChromosome,parameter)chromosomeGroupSum,chromosomeLength=size(chromosomeGroup);row,bacterinChromosomeLength=size(bacterinChromosome);%chromosomeGroupSum:染色体的条数；chromosomeLength：染色体的长度switch parametercase 1%随机选择染色体进行接种for i=1:chromosomeGroupSum%从疫苗染色体上定位疫苗head

17、Dot=fix(rand(1)*bacterinChromosomeLength);%疫苗在染色体上左边的点位if headDot=0%防止出现0点位headDot=1;endtailDot=fix(rand(1)*bacterinChromosomeLength);%疫苗在染色体上右边的点位if tailDot=0%防止出现0点位tailDot=1;endif tailDot>headDot%防止右边的点位大于左边的点位dot=headDot;headDot=tailDot;tailDot=dot;end接种randChromosomeSequence=round(rand(1)*ch

18、romosomeGroupSum);%随机产生1条染色体的序号，对这条染色体进行接种if randChromosomeSequence=0%防止产生0序号randChromosomeSequence=1;endinoculateChromosome(i,:).%先把输入染色体传给输出=chromosomeGroup(randChromosomeSequence,:);%执行免疫，即从疫苗染色体上取出一段基因做疫苗，再注入到其它染色体中inoculateChromosome(i,headDot:tailDot).=bacterinChromosome(1,headDot:tailDot);end

19、case 2 %所有染色体挨个接种for i=1:chromosomeGroupSum%从疫苗染色体上定位疫苗headDot=fix(rand(1)*bacterinChromosomeLength);%疫苗在染色体上左边的点位if headDot=0%防止出现0点位headDot=1;endtailDot=fix(rand(1)*bacterinChromosomeLength);%疫苗在染色体上右边的点位if tailDot=0%防止出现0点位tailDot=1;endif tailDot>headDot%防止右边的点位大于左边的点位dot=headDot;headDot=tailD

20、ot;tailDot=dot;end%接种inoculateChromosome(i,:)=chromosomeGroup(i,:);%先把输入染色体传给输出%执行免疫，即从疫苗染色体上取出一段基因做疫苗，再注入到其它染色体中inoculateChromosome(i,headDot:tailDot).=bacterinChromosome(1,headDot:tailDot);endcase 3 %接种位置是随机的for i=1:chromosomeGroupSum%从疫苗染色体上定位疫苗headDot=fix(rand(1)*bacterinChromosomeLength);%疫苗在染色体上左边的点位if headDot=0%防止出现0点位headDot=1;endtailDot=fix(rand(1)*bacterinChromosomeLength);%疫苗在染色体上右边的点位if tailDot=0%防止出现0点位tailDot=1;endif tailDot>headDot%防止右边的点位大于左边的点位dot=headDot;headDot=tailDot;tailDot=dot;end在染色体上随机定位接种位置inoculateDot=fix(rand(1)*chromosomeLength);%随机选择染色体的接种点