Point3[,] pts = new Point3[20, 20]; //задание матрицы точек с тремя координатами для построения графика
#endregion Fields
#region Constructors
//конструктор формы
public FunctionGraph(Functions.FunctionVyb Fun, double minX, double maxX, double minY, double maxY)
{
InitializeComponent();
FunctionGraphik.C3DrawChart.ChartType = DrawChart.ChartTypeEnum.SurfaceFillContour; //определяем вид графика - контурный и объемный
Azimuth.Text = PovorotAzimuth.Value.ToString(); //для поворота по горизонтали выводим в соответсвующую метку
Elevation.Text = PovorotElevation.Value.ToString(); //для поворота по вертикали выводим в соответсвующую метку
this.Fun = Fun; //присваиваем функцию переданную в конструктор полю
if (minX == maxX) //присваиваем границы переданные - полям, если границы одинаковые - расширяем, чтобы график не выродился в точку
{
this.minX = minX-1;
this.maxX = maxX+1;
}
else
{
this.minX = minX;
this.maxX = maxX;
}
if (minY == maxY)
{
this.minY = minY-1;
this.maxY = maxY+1;
}
else
{
this.minY = minY;
this.maxY = maxY;
}
AddData(); //вызываем метод для построения
}
//выполнение алгоритма полностью - минимум функции
public static double[] FunctionMinimum(int kol, double MinIntX, double MaxIntX, double MinIntY, double MaxIntY, Functions.FunctionVyb Fun)
{
double[,] newpop = NewPopulation(MinIntX, MaxIntX, MinIntY, MaxIntY); //массив популяции
int n = MemeplexNumber(newpop.GetLength(0));
for (int i = 0; i < kol; i++)
{
PopulationBadModernization(newpop, MinIntX, MaxIntX, MinIntY, MaxIntY, newpop.GetLength(0), n, Fun); //улучшение
newpop = PopulationShuffle(newpop); //перемешиваем популяцию
}
return Minimum(newpop,Fun);
}
//минимум в популяции
public static double[] Minimum(double[,] newpop, Functions.FunctionVyb Fun)
{
double[] min = new double[2];
min[0] = newpop[0, 0];
min[1] = newpop[0, 1];
for (int i = 0; i < newpop.GetLength(0); i++)
{
if (Fun(min[0], min[1]) > Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]))
{ //присваиваем, если значение меньше промежуточного минимума
min[0] = newpop[i, 0];
min[1] = newpop[i, 1];
}
}
return min;
}
//максимум в популяции
public static double[] Maximum(double[,] newpop, Functions.FunctionVyb Fun)
{
double[] max = new double[2];
max[0] = newpop[0, 0];
max[1] = newpop[0, 1];
for (int i = 0; i < newpop.GetLength(0); i++)
{
if (Fun(max[0], max[1]) < Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]))
{ //присваиваем, если значение больше промежуточного максимума
max[0] = newpop[i, 0];
max[1] = newpop[i, 1];
}
}
return max;
}
double[,] newpop; //популяция
#endregion Fields
#region Constructors
//конструктор формы
public Graphiks(int KolIt, double MiX, double MaX, double MiY, double MaY, bool MaxF, bool MinF, Functions.FunctionVyb x)
{
Kol = KolIt;//присваиваем переданные значения из другой формы
MaxX = MaX;
MinX = MiX;
MaxY = MaY;
MinY = MiY;
Max = MaxF;
Min = MinF;
Fun = x;
InitializeComponent();
Timer.Interval = 1000; //интервал для таймера
lastiteration.Enabled = false; //начальные параметры доступа некоторых объектов
Stop_button.Enabled = false;
newpop = OptimizationAlgorithms.NewPopulation(MinX, MaxX, MinY, MaxY); //формируем новую популяцию
lastmassiv = new double[newpop.GetLength(0), 2]; //инициализируем массив для предыдущей итерации
Postroenye(); //строим график без точек
zedGraph.IsShowPointValues = true;// включаем показ всплывающих подсказок при наведении курсора на график
// для изменения формата представления координат обрабатываем событие для графика
zedGraph.PointValueEvent += new ZedGraphControl.PointValueHandler(zedGraph_PointValueEvent);
GraphSupport.SetToolTip(zedGraph, "Красным цветом обозначается лучший агент, желтым - худший агент, зеленым - остальные агенты"); //подсказка для графика
}
double[,] newpop; //переменные для возможности использовать вне конструктора
#endregion Fields
#region Constructors
public PopulationShow(int Kol, double[,] newpop, Functions.FunctionVyb Fun)
{
//конструктор формы
InitializeComponent();
this.newpop = newpop;
this.Fun = Fun; //присваивание внешним переменным
Iteration.Text = Kol.ToString(); //задание количества итераций
Population.RowCount = newpop.GetLength(0);
Population.ColumnCount = 3;
Population.Columns[0].HeaderText = "Координата Х"; //именуем столбцы
Population.Columns[1].HeaderText = "Координата Y";
Population.Columns[2].HeaderText = "Значение функции";
for (int i = 0; i < newpop.GetLength(0); i++)
{ //заполняем таблицу
switch ((int)KolZnakov.Value)
{ //в зависимости от выбранного количества знаков, заполняем таблицу
case 0:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f0}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f0}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f0}",Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 1:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f1}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f1}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f1}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 2:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f2}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f2}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f2}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 3:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f3}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f3}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f3}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 4:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f4}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f4}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f4}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 5:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f5}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f5}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f5}",Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 6:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f6}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f6}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f6}",Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 7:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f7}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f7}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f7}",Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 8:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f8}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f8}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f8}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 9:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f9}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f9}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f9}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 10:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f10}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f10}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f10}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 11:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f11}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f11}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f11}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 12:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f12}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f12}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f12}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 13:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f13}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f13}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f13}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 14:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f14}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f14}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f14}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
case 15:
Population[0, i].Value = string.Format("{0:f15}",newpop[i, 0]);
Population[1, i].Value = string.Format("{0:f15}", newpop[i, 1]);
Population[2, i].Value = string.Format("{0:f15}", Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]));
Population.Rows[i].HeaderCell.Value = String.Format("{0}", i + 1);
break;
}
}
}
//улучшения в мемеплексах для поиска минимума
public static double[,] PopulationBadModernization(double[,] newpop, double MinIntX, double MaxIntX, double MinIntY, double MaxIntY, int populationsize, int n, Functions.FunctionVyb Fun)
{
double[, ,] memeplexes = new double[(int)populationsize / n, n, 2]; //создаем матрицу-мемеплексов
Random gen = new Random();
double[] max = new double[2];
max[0] = newpop[0, 0];
max[1] = newpop[0, 1]; //глобальный максимум (минимальное значение)
for (int i = 0; i < populationsize; i++)
if (Fun(max[0], max[1]) > Fun(newpop[i, 0], newpop[i, 1]))
{
max[0] = newpop[i, 0]; //поиск агента с минимальным значением фитнесс функции
max[1] = newpop[i, 1];
}
for (int i = 0; i < memeplexes.GetLength(0); i++)
for (int j = 0; j < n; j++)
{
memeplexes[i, j, 0] = newpop[i + j, 0];
memeplexes[i, j, 1] = newpop[i + j, 1]; //задание мемеплексов
}
for (int i = 0; i < memeplexes.GetLength(0); i++) //модернизируем популяцию
{
double[] Sbest = new double[2];
Sbest[0] = memeplexes[i, 0, 0];
Sbest[1] = memeplexes[i, 0, 1];
double[] Sworst = new double[2]; //задание лучшего и худшего агентов
Sworst[0] = memeplexes[i, 0, 0];
Sworst[1] = memeplexes[i, 0, 1];
int SWind = 0; //индекс худшего агента
for (int k = 0; k < n; k++) //проходим по мемеплексу и ищем лучшего и худшего агентов в мемеплексе
{
if (Fun(Sbest[0], Sworst[1]) > Fun(memeplexes[i, k, 0], memeplexes[i, k, 1]))
{
Sbest[0] = memeplexes[i, k, 0]; //ищем лучшего агента в мемеплексе
Sbest[1] = memeplexes[i, k, 1];
}
else
if (Fun(Sworst[0], Sworst[1]) < Fun(memeplexes[i, k, 0], memeplexes[i, k, 1]))
{
Sworst[0] = memeplexes[i, k, 0]; //ищем худшего агента
Sworst[1] = memeplexes[i, k, 1];
SWind = k; //задаем индекс худшего агента
}
}
//начинаем улучшать позицию худшего агента в мемеплексе
double[] Sworsttry = new double[2];
Sworsttry[0] = MinIntX;
Sworsttry[1] = MinIntY;
Sworsttry[0] = Sworst[0] + gen.NextDouble() * (Sbest[0] - Sworst[0]); //улучшение на локальном максимуме
Sworsttry[1] = Sworst[1] + gen.NextDouble() * (Sbest[1] - Sworst[1]);
if (Sworsttry[0] < MinIntX)
Sworsttry[0] = MinIntX; //если агент выходит за рамки присваиваем граничные значения
if (Sworsttry[1] < MinIntY)
Sworsttry[1] = MinIntY;
if (Sworsttry[0] > MaxIntX)
Sworsttry[0] = MaxIntX;
if (Sworsttry[1] > MaxIntY)
Sworsttry[1] = MaxIntY;
if (Fun(Sworsttry[0], Sworsttry[1]) < Fun(Sworst[0], Sworst[1]))
{
memeplexes[i, SWind, 0] = Sworsttry[0]; //если улучшение прошло успешно, то фиксируем улучшение
memeplexes[i, SWind, 1] = Sworsttry[1];
}
else //если улучшение неудачно, пробуем улучшить на глобальном максимуме
{
Sworsttry[0] = MinIntX;
Sworsttry[1] = MinIntY; //задаем начальное значение
Sworsttry[0] = Sworst[0] + gen.NextDouble() * (max[0] - Sworst[0]); //улучшение на глобальном максимуме
Sworsttry[1] = Sworst[1] + gen.NextDouble() * (max[1] - Sworst[1]);
if (Sworsttry[0] < MinIntX)
Sworsttry[0] = MinIntX; //если агент выходит за рамки присваиваем граничные значения
if (Sworsttry[1] < MinIntY)
Sworsttry[1] = MinIntY;
if (Sworsttry[0] > MaxIntX)
Sworsttry[0] = MaxIntX;
if (Sworsttry[1] > MaxIntY)
Sworsttry[1] = MaxIntY;
if (Fun(Sworsttry[0], Sworsttry[1]) < Fun(Sworst[0], Sworst[1])) //если улучшение помогло, фиксируем
{
memeplexes[i, SWind, 0] = Sworsttry[0];
memeplexes[i, SWind, 1] = Sworsttry[1];
}
else //если и это улучшение не прошло, то генерируем агента по новой
{
memeplexes[i, SWind, 0] = MinIntX + gen.NextDouble() * (MaxIntX - MinIntX); //задаем случайно популяцию - в промежутке искомом
memeplexes[i, SWind, 1] = MinIntY + gen.NextDouble() * (MaxIntY - MinIntY);
}
}
}
for (int i = 0; i < memeplexes.GetLength(0); i++)
{
for (int j = 0; j < n; j++)
{
newpop[i + j, 0] = memeplexes[i, j, 0]; //собираем популяцию воедино заново из измененного мемеплекса
newpop[i + j, 1] = memeplexes[i, j, 1];
}
}
return newpop;
}
