//頭文件:		Genetic.hpp
//目的:			為遺傳算法提供基類,該基類將評價函數值直接作為適合度,采用
//				新個體直接替換老個體的整體再生法
//語言:			VC++ 6.0
//時間:			1999年7月~2000年1月
//作者:			劉康
//環境:			Win32
//注意:			EvalVal(INDIVIDUAL&)應由用戶類覆蓋,以提供正確的評價函數.
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#if !defined(__GENETIC_HPP)
#define __GENETIC_HPP

#include "chrom.hpp"

#if _MSC_VER > 1000
#pragma once
#endif // _MSC_VER > 1000

//精英方法參數-NONE:無精英,ELITISM:有精英
enum ELITISM_METHOD { NONE, ELITISM };
//交叉方法參數-ONE_POINT:一點交叉,TWO_POINT:兩點交叉,UNIFORM_CROSS:均勻交叉
enum CROSS_METHOD { ONE_POINT, TWO_POINT, UNIFORM_CROSS };
//變異參數方法-GEN_FIXED:參數固定,INTEPOLATION:參數插值
enum PARAMETER_METHOD { GEN_FIXED,GEN_INTERPOLATION };

class Genetic  
{
protected:
	//保護數據成員
	struct INDIVIDUAL {			//定義個體結構
		Chromosome Chrom;		//個體染色體
		double Fit;				//個體適合度
		double Val;				//個體評價函數值
	};
	//數據成員
	INDIVIDUAL* Individual;		//個體數組指針
	INDIVIDUAL* Children;		//孩子數組指針
	double *FitIndex;			//總適合度數組
	int IndNumber;				//個體數
	int GeneLen;				//基因長度
	int CurrentChild;			//當前再生親子數
	int ChildrenNum;			//一代再生親子數
	double ElitismProb;			//精英比率

	ELITISM_METHOD Elitism;		//精英方法標志
	CROSS_METHOD Cross;			//交叉方法標志
	PARAMETER_METHOD Parameter;	//參數方法標志
	double OperatorFit[2];		//算子適合度數組:交叉算子,變異算子

	double CrossProb;			//交叉率
	double MutProb;				//變異率

	double OperatorStart[2];	//初始算子適合度,用于算子插值
	double OperatorEnd[2];		//終止算子適合度,用于算子插值

	/////////////////////////////////////////////////////////////////
	//保護成員函數

	//一般成員函數
	bool IndInit();				//初始化個體數組
	void AllFit();				//計算所有個體適合度
	void AllVal();				//計算所有個體評價函數值
	void IndexSort();			//按適合度排序索引數組
	virtual void CalFitIndex();	//計算總適合度
	int Wheel(double*,int);		//滾輪選擇函數,返回選擇號

	//以下成員函數屬于計算模塊
	virtual double EvalVal(INDIVIDUAL&)=0;	//計算個體評價函數值

	//以下成員函數屬于再生模塊
	virtual int ParentSelect();				//雙親選擇方法
	virtual int OperatorSelect();			//算子選擇方法,0-交叉算子,1-變異算子
	virtual void GenMutation();				//變異再生方法
	virtual void GenCross();				//交叉再生方法
	virtual void GenElitism();				//精英方法
	virtual void Generation();				//產生新一代

	//通訊函數
	void (*Communication)(const char *gen,double fit,double val);
public:
	//公共數據成員
	int *IndIndex;				//個體適合度索引數組,按評價函數值高低存儲個體號

	//構造函數
	Genetic();
	Genetic(int n, int gl);
	Genetic(Genetic& g);
	//析構函數
	virtual ~Genetic();

	/////////////////////////////////////////////////////////////////
	//成員函數

	//一般成員函數
	void SetNumLen(int IndN, int GLen);
	int GetNumber(){ return IndNumber; };	//獲得個體數
	int GetGenLen(){ return GeneLen; };		//獲得基因長度
	const char* GetGeneStr(int i);			//獲得第i個個體基因字串

	void SetOperator(double c, double m);	//設置交叉變異算子適合度
	void SetFlags(CROSS_METHOD,ELITISM_METHOD e=ELITISM,
		PARAMETER_METHOD p=GEN_FIXED);			//設置標志集
	void SetCross(CROSS_METHOD c){Cross=c;};//設置交叉方法
	void SetElitism(ELITISM_METHOD e){Elitism=e;};//設置精英方法
	void SetParameter(PARAMETER_METHOD p){Parameter=p;};//設置參數方法
	void SetProbability(double c,double m);	//設置交叉率和變異率
	void SetEltmProb(double p){ElitismProb=p;};//設置精英比率
	void SetOptStartEnd(double,double,double,double);//設置初始,終止算子適合度

	//以下成員函數屬于計算模塊
	virtual double GetFit(int i);			//計算第i個個體適合度
	virtual double GetVal(int i);			//第i個體評價函數值,實數

	//運行遺傳算法
	virtual void Prepare();					//準備遺傳運算
	virtual const char* Run(unsigned long gn);//返回最佳二進制串

	//設置通訊函數
	void SetComm(void(*p)(const char*,double,double))
		{Communication=(void(*)(const char*,double,double))p;};
};

#endif // !defined(__GENETIC_HPP)