İnternette genetik algoritmaların ne olduğuna dair yeterince kaynak var. Bundan dolayı ben işin sadece uygulama kısmına değineceğim. Genetik algoritmalarla ilgili bilgilere kod ve us‘ tan , learnartificialneuralnetworks‘ den ve obitko‘ dan ulaşabilirsiniz.
Sekiz vezir problemi içinde yeterince kaynak var. Bu bilgilere Türkçe wikipedia‘dan, ekşisözlük‘ten ulaşabilirsiniz. Ve bu applet de hediyemiz olsun 
.
Şimdi asıl işe gelelim. Ben bu aralar bir genetik algoritmalar kütüphanesi üzerinde çalışıyorum. Bu arada da sekiz vezir problemini çözeyim, böylece kütüphaneyi de test etmiş olurum diye düşündüm. . Burada ben sadece bu problemi çözerken kullandığım sınıfları yazacağım…
İlk olarak genetik kütüphanesinden gelen sınıfları yazayım:
//Tüm Gen sınıfları bu sınıftan türetilir.
public abstract class SoyutGen implements Cloneable{
protected boolean _genSecildi;
public boolean genSecildiMi() {
return _genSecildi==true;
}
public void genSecildi() {
_genSecildi=true;
}
public void genSecilmedi(){
_genSecildi=false;
}
public Object clone(){
// TODO Auto-generated method stub
try {
return super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
//IntGen sınıfı…
//Sekiz vezir probleminde her bir vezirin temsili bu sınıfın nesneleri ile yapılır.
public class IntGen extends SoyutGen {
private int _deger;
public IntGen(){
}
public IntGen(int deger){
_deger=deger;
}
public void degerVer(int deger) {
_deger=deger;
}
public int degerNe() {
return _deger;
}
public Object clone(){
IntGen gen=new IntGen();
gen.degerVer(this.degerNe());
return gen;
}
public String toString() {
return _deger+” “;
}
}
// Bu da SoyutKromozom sınıfıdır. Diger kromozom sınıfları bu sınıftan türetilir.
public abstract class SoyutKromozom {
protected double _uygunlukDegeri;
protected int _kromozomBoyut;
protected SoyutGen[] _genler;
public double uygunlukDegeriNe() {
return _uygunlukDegeri;
}
public void uygunlukDegeriniVer(double deger) {
_uygunlukDegeri=deger;
}
public SoyutGen[] genleriGetir() {
return _genler;
}
public SoyutGen lokustakiGeniGetir(int lokus) {
return _genler[lokus];
}
public int genSayisiniGetir() {
return _kromozomBoyut;
}
}
//Kromozom sınıfı. Sekiz vezir problemindeki her bir aday cevap bir kromozomdur.
//Sekiz tane gen içerecektir.
public class Kromozom extends SoyutKromozom {
public Kromozom(SoyutGen[] genler){
_kromozomBoyut=genler.length;
_genler=new SoyutGen[_kromozomBoyut];
_genler=genler;
}
public String toString() {
String s=”";
for(int i=0;i<_kromozomBoyut;i++)
s+=_genler[i].toString();
return s;
}
public SoyutGen[] genleriGetir() {
// TODO Auto-generated method stub
return _genler;
}
public SoyutGen lokustakiGeniGetir(int lokus) {
return _genler[lokus];
}
}
//KromozomFactory sinif
public class KromozomFactory {
private static KromozomFactory fabrika = new KromozomFactory();
private KromozomFactory() {
}
public static KromozomFactory fabrikayiGetir() {
return fabrika;
}
public Kromozom genleriTekilOlmayanKromozomUret(String genTur, int genSay,
int minDeger, int maxDeger) {
Kromozom kromozom = null;
if (genTur.equals(“int”)) {
IntGen[] genler = TekilOmayanRasgele.fabrikayiGetir()
.intGenleriUret(genSay, minDeger, maxDeger);
kromozom = new Kromozom(genler);
}
else if (genTur.equals(“double”)){
DoubleGen[] genler=TekilOmayanRasgele.fabrikayiGetir()
.doubleGenleriUret(genSay);
kromozom=new Kromozom(genler);
}
return kromozom;
}
public Kromozom genleriTekilOlanKromozomUret(String genTur) {
Kromozom kromozom = null;
if (genTur.equals(“int”)) {
IntGen[] genler = TekilRasgele.fabrikayiGetir().intGenleriUret();
kromozom = new Kromozom(genler);
}
return kromozom;
}
}
//Bu sınıf kromozomun rasgele değerlerle ilklenmesini sağlar.
//Biz sekiz vezir probleinde permütasyon kodlama yapacağız. Yani kromozomdaki her bir gen değeri diğerinde farklı olmalı, satranc tahtasında bir konum belirtmelidir.
//Bir örnek:0-5-3-2-6-1-7-4
//Bunun anlamı ilk vezir tahtanın ilk sutununda sıfırıncı satıra, ikinci vezir tahtanın ikinci sutununda beşinci satıra yerleşti //demektir.
public class TekilRasgele {
private static TekilRasgele _rasgele=new TekilRasgele();
private SoyutGen[] _temelGenler;
private int genSay;
private TekilRasgele(){
}
public static TekilRasgele fabrikayiGetir() {
return _rasgele;
}
public void temelGenleriAyarla(SoyutGen[] genler) {
_temelGenler=genler;
genSay=_temelGenler.length;
}
public IntGen[] intGenleriUret() {
IntGen[] genler = null;
genler = new IntGen[genSay];
Random ran=new Random();
for (int i = 0; i < genSay; i++) {
genler[i]=(IntGen) _temelGenler[i].clone();
}
for(int i=0;i<genSay;i++){
int konum=ran.nextInt(genSay);
IntGen gecici=genler[i];
genler[i]=genler[konum];
genler[konum]=gecici;
}
return (IntGen[]) genler;
}
}
//Secim fonksiyonu
public abstract class AbstractSecimFonksiyonu {
protected int _popBoyut;
protected SoyutKromozom[] _kromozomlar=null;
public void kromozomlariVer(SoyutKromozom[] kromozomlar) {
_kromozomlar=kromozomlar;
_popBoyut=_kromozomlar.length;
}
public SoyutKromozom[] kromozomlariGetir() {
return _kromozomlar;
}
public abstract int enKotuKromozomunYeriniGetir();
public abstract void fonksiyonuCalistir() ;
public abstract SoyutKromozom enIyiKromozomuGetir();
public abstract SoyutKromozom enKotuKromozomuGetir() ;
}
//Sabit durum secimi:
public class SabitDurumSecimi extends AbstractSecimFonksiyonu{
private int _bas;
private int _son=1;
public SoyutKromozom enIyiKromozomuGetir() {
if (_bas>=_popBoyut)
_bas=0;
return _kromozomlar[_bas++];
}
public SoyutKromozom enKotuKromozomuGetir() {
if ((_popBoyut-_son)<0)
_son=1;
return _kromozomlar[_popBoyut-_son++];
}
public int enKotuKromozomunYeriniGetir(){
int son=_popBoyut-_son;
return ++son;
}
public void fonksiyonuCalistir() {
_son=1;
_bas=0;
for(int i=0;i<_popBoyut-1;i++){
for(int j=i;j<_popBoyut;j++){
if (_kromozomlar[i].uygunlukDegeriNe()>_kromozomlar[j].uygunlukDegeriNe()){
SoyutKromozom gecici=_kromozomlar[i];
_kromozomlar[i]=_kromozomlar[j];
_kromozomlar[j]=gecici;
}
}
}
}
}
//Caprazlama fonksiyonu arayüzü
public interface ICaprazlamaFonksiyonu {
public SoyutKromozom caprazla(SoyutKromozom anne,SoyutKromozom baba);
}
//Uygunluk fonksiyonu arayüzü
public interface IUygunlukFonksiyonu {
public void uygunlukDegeriHesapla(SoyutKromozom kromozom);
}
//Havuz sınıfı.
public class Havuz {
private int _popBoyut;
private int _nesilSay;
private String _kromozomYapi;
private String _genTur;
private int _genSay;
private int _minDeger;
private int _maxDeger;
private double _mutasyonOlasiligi;
private double _caprazlamaOlasiligi;
private int _mutasyonSayac;
private int _caprazlamaSayac;
private static int MUTASYONTOHUM=4;
private static int CAPRAZLAMATOHUM=5;
private IUygunlukFonksiyonu _uygunlukFonksiyonu;
private AbstractSecimFonksiyonu _secimFonksiyonu;
private ICaprazlamaFonksiyonu _caprazlamaFonksiyonu;
private IKromozomMutasyon _mutasyonFonksiyonu;
private SoyutKromozom[] _kromozomlar;
private Random ran = new Random();
/**
*
* @param popBoyut
* @param nesilSay
* @param kromozomTur
* @param kromozomYapi
* @param genTur
*/
public Havuz(int popBoyut, int nesilSay, String kromozomTur,
String kromozomYapi, String genTur) {
_popBoyut = popBoyut;
_nesilSay = nesilSay;
_genTur = genTur;
_kromozomYapi = kromozomYapi;
kromozomTurBelirle(kromozomTur);
}
public void genAyarla(int genSay, int minDeger, int maxDeger) {
_genSay = genSay;
_minDeger = minDeger;
_maxDeger = maxDeger;
}
private void kromozomTurBelirle(String kromozomTur) {
if (kromozomTur.equals(“agac”)) {
_kromozomlar = new AgacKromozom[_popBoyut];
}
else if (kromozomTur.equals(“kromozom”))
{
_kromozomlar = new Kromozom[_popBoyut];
if (_kromozomYapi.equals(“tekilOlmayan”))
for (int i = 0; i < _popBoyut; i++)
_kromozomlar[i] = KromozomFactory.fabrikayiGetir()
.genleriTekilOlmayanKromozomUret(_genTur, _genSay,
_minDeger, _maxDeger);
else if (_kromozomYapi.equals(“tekil”))
for(int i=0;i<_popBoyut;i++)
_kromozomlar[i]=KromozomFactory.fabrikayiGetir()
.genleriTekilOlanKromozomUret(_genTur);
}
}
public void parametreAyarla(double caprazlamaOlasiligi,
double mutasyonOlasiligi) {
_mutasyonOlasiligi = mutasyonOlasiligi;
_caprazlamaOlasiligi = caprazlamaOlasiligi;
}
public void fonksiyonlariAyarla(IUygunlukFonksiyonu uFonk,
AbstractSecimFonksiyonu sFonk,ICaprazlamaFonksiyonu cFonk,IKromozomMutasyon mFonk) {
_uygunlukFonksiyonu = uFonk;
_secimFonksiyonu = sFonk;
_caprazlamaFonksiyonu=cFonk;
_mutasyonFonksiyonu=mFonk;
_secimFonksiyonu.kromozomlariVer(_kromozomlar);
}
private void kromozomlarinUygunlukDegerleriniHesapla(){
for(int i=0;i<_popBoyut;i++){
_uygunlukFonksiyonu.uygunlukDegeriHesapla(_kromozomlar[i]);
//System.out.println(_kromozomlar[i].uygunlukDegeriNe());
}
}
public void genetigiCalistir() {
SoyutKromozom anne=null;
SoyutKromozom baba=null;
SoyutKromozom cocuk=null;
kromozomlarinUygunlukDegerleriniHesapla();
_secimFonksiyonu.fonksiyonuCalistir();
for (int i = 0; i < _nesilSay; i++) {
int konum=0;
for(int j=0;j<(_popBoyut*_caprazlamaOlasiligi);j++){
//int konum=0;
if (caprazlamaVarMi()){
anne= _secimFonksiyonu.enIyiKromozomuGetir();
baba= _secimFonksiyonu.enIyiKromozomuGetir();
cocuk=_secimFonksiyonu.enKotuKromozomuGetir();
cocuk=_caprazlamaFonksiyonu.caprazla(anne, baba);
konum=_secimFonksiyonu.enKotuKromozomunYeriniGetir();
// System.out.println(“cc=>”+konum);
_kromozomlar[konum]=cocuk;
}
if (mutasyonVarMi()){
_mutasyonFonksiyonu.mutasyon(_kromozomlar[konum]);
}
}
kromozomlarinUygunlukDegerleriniHesapla();
_secimFonksiyonu.fonksiyonuCalistir();
}
}
public void enIyiSonucuYazdir() {
System.out.println(“——————————”);
_secimFonksiyonu.fonksiyonuCalistir();
_kromozomlar=_secimFonksiyonu.kromozomlariGetir();
for(int i=0;i<_popBoyut;i++)
if (_kromozomlar[i].uygunlukDegeriNe()==0){
Kromozom enIyi=(Kromozom) _kromozomlar[i];
System.out.println(“En iyi Sonuc=>”+enIyi.toString()+” “+”Uygunluk Degeri=>”+enIyi.uygunlukDegeriNe());
}
}
private boolean mutasyonVarMi() {
//int x=(int) (_mutasyonOlasiligi*1000);
if (ran.nextInt(MUTASYONTOHUM) == MUTASYONTOHUM/2) {
if ((_mutasyonOlasiligi*1000)>_mutasyonSayac++);
return true;
}
_mutasyonSayac=0;
return false;
}
private boolean caprazlamaVarMi() {
if (ran.nextInt(CAPRAZLAMATOHUM) != CAPRAZLAMATOHUM/2) {
if ((_caprazlamaOlasiligi*100)>_caprazlamaSayac++);
return true;
}
_caprazlamaSayac=0;
return false;
}
}
//Mutasyon Fonksiyonu
public interface IKromozomMutasyon {
public void mutasyon(SoyutKromozom kromzom);
}
Buraya kadar olan tüm sınıflar şu an üzerinde çalıştığın genetik kütüphanesinde olan sınıflardır. Şimdi
sekiz vezir problemini çözmek için gerekli olan bir kaç sınıf daha yazacağız.
SekizVezir kütüphanesi:
//Mutasyon fonksiyonudur.
//İlgili kromozomdaki genlerin yerini rasgele değiştirerek mutasyon gerçekleştirilir.
public class GenlerinYeriniRasgeleDegistir implements IKromozomMutasyon{
private Random _ran=new Random();
public void mutasyon(SoyutKromozom kromzom) {
Kromozom kr=(Kromozom)kromzom;
int konum=_ran.nextInt(8);
int konum1=_ran.nextInt(8);
int gecDeger=((IntGen)kr.lokustakiGeniGetir(konum)).degerNe();
int gecDeger1=((IntGen)kr.lokustakiGeniGetir(konum1)).degerNe();
((IntGen)kr.lokustakiGeniGetir(konum)).degerVer(gecDeger1);
((IntGen)kr.lokustakiGeniGetir(konum1)).degerVer(gecDeger);
}
}
//Çaprazlama fonksiyonudur.
public class RasgeleNoktaCaprazla implements ICaprazlamaFonksiyonu{
private Random _ran=new Random();
private int[] _dizi;
private SoyutGen[] _cocukGenler;
private SekizVezirUygunlukFonksiyonu _uf=new SekizVezirUygunlukFonksiyonu();
private static int BOYUT=8;
private SoyutKromozom _kromozom;
public SoyutKromozom caprazla(SoyutKromozom anne, SoyutKromozom baba) {
//int boyut=anne.genSayisiniGetir();
caprazlamaDizisiniOlustur();
for(int i=0;i<BOYUT;i++){
if (_dizi[i]==0){
_cocukGenler[i]=(SoyutGen) anne.lokustakiGeniGetir(i).clone();
}else{
_cocukGenler[i]=(SoyutGen) baba.lokustakiGeniGetir(i).clone();
}
}
_kromozom=new Kromozom(_cocukGenler);
_uf.uygunlukDegeriHesapla(_kromozom);
kromozomKontrol();
return _kromozom;
}
private void caprazlamaDizisiniOlustur(){
_dizi=new int[BOYUT];
_cocukGenler=new IntGen[BOYUT];
for(int i=0;i<BOYUT;i++)
_dizi[i]=_ran.nextInt(2);
}
private void kromozomKontrol(){
IntGen[] genler= genDizisiGetir();
//SoyutKromozom kr=new Kromozom(genler);
int[] knt1=new int[BOYUT];
int[] knt2=new int[BOYUT];
for(int i=0;i<BOYUT;i++){
for(int j=0;j<BOYUT;j++){
if (genler[i].degerNe()==((IntGen)_kromozom.lokustakiGeniGetir(j)).degerNe()){
knt1[i]=1;
knt2[j]=1;
break;
}
}
}
for(int i=0;i<BOYUT;i++){
if (knt1[i]==0){
for(int j=0;j<BOYUT;j++){
if (knt2[j]==0){
int yeniDeger=genler[i].degerNe();
((IntGen)_kromozom.lokustakiGeniGetir(j)).degerVer(yeniDeger);
knt2[j]=1;
break;
}
}
}
}
}
private IntGen[] genDizisiGetir() {
SoyutGen[] genler=new IntGen[BOYUT];
for(int i=0;i<BOYUT;i++){
genler[i]=new IntGen(i);
}
return (IntGen[]) genler;
}
}
//Sekiz vezir problemi için uygunluk fonksiyonudur.
public class SekizVezirUygunlukFonksiyonu implements IUygunlukFonksiyonu{
private double _puan;
private int[] _referansDizi=new int[8];
public void uygunlukDegeriHesapla(SoyutKromozom kromozom) {
_puan=0;
for(int i=0;i<8;i++){
diziyiIlkle();
referansOlustur(i);
//IntGen[] genler=new IntGen[8];
//genler=(IntGen[]) kromozom.genleriGetir();
for(int j=i+1;j<8;j++){/*
if ((genler[j].degerNe()==genler[i].degerNe()+_referansDizi[j])
&& ((7-genler[i].degerNe())>=_referansDizi[j]))
_puan+=1;
else if ((genler[j].degerNe()==genler[i].degerNe()-_referansDizi[j])
&& ((genler[i].degerNe())>=_referansDizi[j]))
_puan+=1;*/
//System.out.println(“********”+i+” “+j);
if ((((IntGen)kromozom.lokustakiGeniGetir(j)).degerNe()==((IntGen)kromozom.lokustakiGeniGetir(i)).degerNe()+_referansDizi[j])
&& ((7-((IntGen)kromozom.lokustakiGeniGetir(i)).degerNe())>=_referansDizi[j]))
_puan+=1;
else if ((((IntGen)kromozom.lokustakiGeniGetir(j)).degerNe()==((IntGen)kromozom.lokustakiGeniGetir(i)).degerNe()-_referansDizi[j])
&& ((((IntGen)kromozom.lokustakiGeniGetir(i)).degerNe())>=_referansDizi[j]))
_puan+=1;
else _puan+=0;
}
}
kromozom.uygunlukDegeriniVer(_puan);
}
private void referansOlustur(int referansNoktasi) {
for (int i = 0; i < _referansDizi.length; i++) {
_referansDizi[i]-=referansNoktasi;
}
}
private void diziyiIlkle() {
for (int i = 0; i < _referansDizi.length; i++) {
_referansDizi[i]=i;
}
}
}
//Çaprazlama fonksiyonudur.
public class UniformTakasCaprazlama implements ICaprazlamaFonksiyonu{
private SoyutGen[] _yeniGenler=new IntGen[8];
private Random ran=new Random();
private int[] _kontrol={1,0,1,0,1,0,1,0};
public SoyutKromozom caprazla(SoyutKromozom anne, SoyutKromozom baba) {
int genSay=8;//anne.genSayisiniGetir();
for(int i=0;i<genSay;i++){
//int kontrol=ran.nextInt(2);
if (_kontrol[i]==1){
_yeniGenler[i]=(IntGen) anne.lokustakiGeniGetir(i).clone();
}
else
_yeniGenler[i]=(IntGen) baba.lokustakiGeniGetir(i);
}
SoyutKromozom kr=new Kromozom(_yeniGenler);
if (ran.nextInt(5)>2){
IKromozomMutasyon mF=new GenlerinYeriniRasgeleDegistir();
mF.mutasyon(kr);
}
return kr;
}
}
//Şimdi çalıştırma zamanı geldi.
public class SekizVezirMain {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
IntGen[] genler=new IntGen[8];
for(int i=0;i<8;i++){
genler[i]=new IntGen(i);
}
TekilRasgele.fabrikayiGetir().temelGenleriAyarla(genler);
// Kromozom[] k=new Kromozom[3];
// k[0]=KromozomFactory.fabrikayiGetir().genleriTekilOlanKromozomUret(“int”);
// System.out.println(k[0].toString());
// k[1]=KromozomFactory.fabrikayiGetir().genleriTekilOlanKromozomUret(“int”);
// k[2]=KromozomFactory.fabrikayiGetir().genleriTekilOlanKromozomUret(“int”);
IUygunlukFonksiyonu uF=new SekizVezirUygunlukFonksiyonu();
/* for(int i=0;i<3;i++){
uF.uygunlukDegeriHesapla(k[i]);
System.out.println(k[i].toString());*/
// System.out.println(k[i].uygunlukDegeriNe());
//}
//System.out.println(“——-çaprazla———-”);
RasgeleNoktaCaprazla rF=new RasgeleNoktaCaprazla();
//SoyutKromozom kr=rF.caprazla(k[0], k[1]);
//System.out.println(kr.toString());
AbstractSecimFonksiyonu sF=new SabitDurumSecimi();
//sF.kromozomlariVer(k);
//sF.fonksiyonuCalistir();
//System.out.println(sF.enIyiKromozomuGetir().uygunlukDegeriNe()+” “+sF.enIyiKromozomuGetir().uygunlukDegeriNe());
IKromozomMutasyon mF=new GenlerinYeriniRasgeleDegistir();
Havuz havuz=new Havuz(5000,6,”kromozom”,”tekil”,”int”);
havuz.fonksiyonlariAyarla(uF, sF, rF, mF);
havuz.parametreAyarla(0.6, 0.1);
havuz.genetigiCalistir();
havuz.enIyiSonucuYazdir();
//System.out.println(k.uygunlukDegeriNe());
}
}
Etiketler: genetik algoritma, sekiz vezir, Yapay Zeka
