/// <summary>
/// Metoda, která vytvoří základní generaci CEST
/// </summary>
/// <param name="pocet">Počet CEST v počáteční i dalších generacích</param>
public void VytvorZakladniGeneraci(int pocet)
{
for (int j = 0; j < pocet; j++)
{
// Vytvarim novy seznam mest, podle pozedavku. Tedy novou cestu, ktera bude obsahovat 35 mest
List <Mesto> novaCesta = new List <Mesto>();
List <int> vyberMest = new List <int>();
// Pouze seznam abych vytvarel nova mesta a nebyli na ceste nektera mesta vicekrat
for (int i = 0; i < 35; i++)
{
vyberMest.Add(i);
}
for (int i = 0; i < 35; i++)
{
// Vyberu ze zbyvajicich moznosti nejake ID a podle toho vytvorim dane mesto
int pomocna = vyberMest[random.Next(vyberMest.Count)];
novaCesta.Add(new Mesto(mesta[pomocna].Id, mesta[pomocna].Nazev, SpocitejVzdalenosti(mesta[pomocna].Id)));
// Smazu vybrane ID, protoze by se mi opakovali mesta
vyberMest.RemoveAt(vyberMest.IndexOf(pomocna));
}
// Přidám novou CESTU do generace a zvýším IDcesty
posledniCesta = new Cesta(novaCesta, IdCesta);
IdCesta++;
Generace.Add(posledniCesta);
}
VykresliInfo(0, 1);
}
/// <summary>
/// Fitnes funkce pro genetický algoritmus. Ohodnotím potomky a poté roztočím váženou ruletu, která preferuje jedince s kratší vzdáleností.
/// </summary>
public void VypocitejKvalitu()
{
IdCesta = 0;
double CelkovaVzdalenost = 0;
// Instance randomu, pro náhodný výběr
Random random = new Random();
List <Cesta> UpravenaGenerace = new List <Cesta>();
// Projdu všechny potomky a sečtu jejich vzdálenosti, abych měl celkovou vzdálenost všech potomků pro vytvoření poměru
foreach (Cesta c in Generace)
{
CelkovaVzdalenost += (1 / c.Vzdalenost);
}
// Proměnná do která se postupně zvyšuje, tak aby bylo možné stanovit spodní hranici daného potomka na ruletě
double Vzdalenost = 0;
// Projdu všechny potomky a každému spočítám spodní a horní hranici. Tedy úsek, který zabírá z celkové vzdálenosti
foreach (Cesta c in Generace)
{
// Násobek je pouze pro to, aby byla dosažena dostatečná velikost každého prvku
if (Vzdalenost != 0)
{
c.MinRozsah = (int)Math.Floor((Vzdalenost / CelkovaVzdalenost) * 5000);
}
else
{
c.MinRozsah = 0;
}
// 1/vzdálenost, abych dosáhl toho, že nejlepší potomci (nejkratší vzdálenosti) zabírají více než ty s větší vzdáleností
Vzdalenost += (1 / c.Vzdalenost);
c.MaxRozsah = (int)Math.Floor((Vzdalenost / CelkovaVzdalenost) * 5000);
}
// Náhodně ,,trefuji,, rozsahy, dokud netrefím stejný počet potomků jako měla původní generace
while (UpravenaGenerace.Count < PocetPotomku)
{
int hodnota = random.Next(5001);
for (int i = 0; i < PocetPotomku; i++)
{
Cesta aktualniCesta = Generace[i];
if (hodnota > aktualniCesta.MinRozsah && hodnota < aktualniCesta.MaxRozsah)
{
UpravenaGenerace.Add(new Cesta(aktualniCesta.seznamMest, IdCesta));
IdCesta++;
break;
}
}
}
// Předám referenci na novou kolekci původní kolekci
Generace = UpravenaGenerace;
// Zobrazím informace do konzole
VykresliInfo(IdGenerace, 0);
}
// Konstruktor ve kterém je vše potřebné zakomponováno, proto postačí vytvoření instance třídy
public GenetickyAlgoritmus()
{
mapaVzdalenosti = new float[35, 35];
mesta = new List <Mesto>();
Generace = new List <Cesta>();
random = new Random();
//
string[] nazvy = DefinujMapuVzdalenosti();
// Definuji si zakladni seznam mest, podle puvodniho poradi
for (int i = 0; i < 35; i++)
{
mesta.Add(new Mesto(i, nazvy[i], SpocitejVzdalenosti(i)));
}
// Vytvoření základní generace, se kterou se dále prováději kroky mutace, křížení a ohodnocení
VytvorZakladniGeneraci(PocetPotomku);
// Pocet vytvorenych generaci
VytvorNovouGeneraci(1000);
Console.WriteLine(" ------------------------------ Nejlepsi nalezena cesta ------------------------------ ");
int ind = 0;
// Zobrazení nalezeného nejlepšího řešení
foreach (Mesto m in nejlepsiCesta.seznamMest)
{
ind++;
Console.Write("|" + m.Nazev + "\t\t" + m.Id + "|");
if (ind % 4 == 0)
{
Console.Write("\n");
}
}
Console.Write("\n Vzdalenost teto cesty je: {0} km", nejlepsiCesta.Vzdalenost);
// Vypis vsech prvku v posledni generaci, pozdeji smazat. Pouze pro ucely testovani
foreach (Cesta c in Generace)
{
Cesta puvodni = c;
int pocetShody = 0;
foreach (Cesta ces in Generace)
{
if (c.Vzdalenost == ces.Vzdalenost)
{
pocetShody++;
}
}
Console.WriteLine("{0} {1}", pocetShody, puvodni.Vzdalenost);
}
}
/// <summary>
/// Metoda, která vykreslí základní informace o právě probíhané události.
/// </summary>
/// <param name="generace">Číslo generace</param>
/// <param name="vstup">0 - kvalita, 1 - nova generace, 2 - mutace</param>
private void VykresliInfo(int generace, byte vstup)
{
int soucetIDmest = 0;
// Smažu konzoli
Console.Clear();
// Pouze podmínka, jaká hlavička se bude v konzoli vykreslovat, aby bylo vidět jaká operace probíhá
if (vstup == 0)
{
Console.WriteLine("************************| Kvalita |*************************");
}
else if (vstup == 1)
{
Console.WriteLine("************************| NovaGEN |*************************");
}
else if (vstup == 2)
{
Console.WriteLine("************************| MUTACE |*************************");
}
double cesta = 0;
// Výpočet celkové vzdálenosti všech CEST v generaci
foreach (Cesta c in Generace)
{
cesta += c.Vzdalenost;
}
// Seřazení kolekce Generace, vzestupně
IEnumerable <Cesta> serazene = Generace.OrderBy(a => a.Vzdalenost);
// Uložení nejvyšší vzdálenosti potomka - CESTY
float TOP = serazene.Last().Vzdalenost;
// Uložení nejnižší vzdálenosti potomka - CESTY
float DOWN = serazene.First().Vzdalenost;
// Vyčtení nejlepší CESTY
Cesta novaNejvyssi = serazene.First();
if (nejlepsiCesta == null)
{
nejlepsiCesta = novaNejvyssi;
}
if (novaNejvyssi.Vzdalenost < nejlepsiCesta.Vzdalenost)
{
nejlepsiCesta = novaNejvyssi;
}
int pocetNejvyssich = 0;
int pocetNejnizsich = 0;
// Výpočet počtu nejlepších jedinců a současně nejhorších, pro kontrolu koncentrace nejlepších a nejhorších
foreach (Cesta c in Generace)
{
if (c.Vzdalenost == TOP)
{
pocetNejvyssich++;
}
else if (c.Vzdalenost == DOWN)
{
pocetNejnizsich++;
}
}
// Součet ID měst, pouze kontrola pro objevení duplicity města v kolekci
foreach (Cesta c in Generace)
{
foreach (Mesto m in c.seznamMest)
{
soucetIDmest += m.Id;
}
}
int hraniceSpodniHorni = Generace.Count / 5;
double spodniSkupina = 0;
double horniSkupina = 0;
int inc = 0;
// Nalezení CEST, které spadají do horních a spodních 20 % rozsahu aktuální generace
foreach (Cesta c in serazene)
{
inc++;
spodniSkupina += c.Vzdalenost;
if (inc > hraniceSpodniHorni)
{
break;
}
}
inc = 0;
foreach (Cesta c in serazene)
{
inc++;
if (inc > Generace.Count - hraniceSpodniHorni)
{
horniSkupina += c.Vzdalenost;
}
}
// Výpočet průměru horní a spodních 20 % jedinců
spodniSkupina = spodniSkupina / (double)hraniceSpodniHorni;
spodniSkupina = Math.Floor(spodniSkupina);
horniSkupina = horniSkupina / (double)hraniceSpodniHorni;
horniSkupina = Math.Floor(horniSkupina);
Console.WriteLine("------------------------| GENERACE {5} |------------------------\n" +
" -- Celkova vzdalenost teto generace je:\t{0}\n" +
" -- Nejvyssi vzdalenost je:\t\t\t{1}\n" +
" -- A kolekce jich obsahuje:\t\t{2}\n" +
" -- A jejich PRUMER je:\t\t\t{7}\n\n\n" +
" -- Nejnizsi vzdalenost je:\t\t\t{3}\n" +
" -- A kolekce jich obsahuje:\t\t{4}\n" +
" -- A jejich PRUMER je:\t\t\t{8}\n" +
" -- Soucet mest u potomku je:\t\t{6}\n"
, cesta, serazene.Last().Vzdalenost, pocetNejvyssich, serazene.First().Vzdalenost, pocetNejnizsich
, generace, soucetIDmest, horniSkupina, spodniSkupina);
// Uspání vlákna pro čitelnost výpisu
Thread.Sleep(50);
}
