Problema
Un algoritmo genetico migliora una popolazione di soluzioni candidate come fa l'evoluzione: seleziona genitori adatti, li combina e aggiunge mutazioni casuali. Qui i candidati sono stringhe di bit e la fitness è il numero di 1 (il problema OneMax).
Per renderlo verificabile, ogni scelta casuale viene fornita. Con N stringhe (N pari), costruisci N figli a coppie. Per la coppia k = 0, 1, …, N/2 - 1:
- Selezione: parent1 vince il torneo
tournaments[2k]e parent2 vincetournaments[2k + 1]. Un torneo[i, j]lo vince quella trapopulation[i]epopulation[j]che ha più 1; in caso di parità vincepopulation[i]. - Crossover in c =
crossover_points[k]: figlio 2k = parent1[0:c] + parent2[c:] e figlio 2k + 1 = parent2[0:c] + parent1[c:].
Poi applica ogni mutazione [child, position] in ordine invertendo quel bit di quel figlio.
Implementa ga_generation(population, tournaments, crossover_points, mutations).
Input
population: N stringhe di bit della stessa lunghezza L.
tournaments: N coppie di indici della popolazione.
crossover_points: N/2 punti di taglio, ciascuno tra 1 e L - 1.
mutations: Coppie [child, position] (può essere vuoto).
Output
Restituisci gli N figli in ordine.
Vincoli
2 ≤ N ≤ 200 (N pari), 2 ≤ L ≤ 64
0 ≤ numero di mutazioni ≤ 1.000
Esempi
Input:
mutations = [
[0, 0]
]
population = ["0000", "1111", "1100", "0011"]
tournaments = [
[0, 1],
[2, 3],
[1, 2],
[0, 3]
]
crossover_points = [2, 1]
Output atteso:
expected = ["0100", "1111", "1011", "0111"]
Input:
std::vector<std::vector<long long>> mutations = {
{0, 0}
};
std::vector<std::string> population = {"0000", "1111", "1100", "0011"};
std::vector<std::vector<long long>> tournaments = {
{0, 1},
{2, 3},
{1, 2},
{0, 3}
};
std::vector<long long> crossover_points = {2, 1};
Output atteso:
std::vector<std::string> expected = {"0100", "1111", "1011", "0111"};
Input:
long[][] mutations = new long[][] {
new long[] {0, 0}
};
string[] population = new string[] {"0000", "1111", "1100", "0011"};
long[][] tournaments = new long[][] {
new long[] {0, 1},
new long[] {2, 3},
new long[] {1, 2},
new long[] {0, 3}
};
long[] crossover_points = new long[] {2, 1};
Output atteso:
string[] expected = new string[] {"0100", "1111", "1011", "0111"};
Spiegazione
Coppia 0: "1111" batte "0000", e "1100" pareggia con "0011", quindi vince la prima. Tagliare dopo 2 bit dà "1100" e "1111". Coppia 1: genitori "1111" e "0011", taglio dopo 1 bit: "1011" e "0111". Infine al figlio 0 viene invertito il bit 0: "0100".
Input:
mutations = []
population = ["10", "01"]
tournaments = [
[0, 1],
[1, 0]
]
crossover_points = [1]
Output atteso:
expected = ["11", "00"]
Input:
std::vector<std::vector<long long>> mutations = {};
std::vector<std::string> population = {"10", "01"};
std::vector<std::vector<long long>> tournaments = {
{0, 1},
{1, 0}
};
std::vector<long long> crossover_points = {1};
Output atteso:
std::vector<std::string> expected = {"11", "00"};
Input:
long[][] mutations = new long[][] {};
string[] population = new string[] {"10", "01"};
long[][] tournaments = new long[][] {
new long[] {0, 1},
new long[] {1, 0}
};
long[] crossover_points = new long[] {1};
Output atteso:
string[] expected = new string[] {"11", "00"};
Spiegazione
Entrambe le stringhe hanno un solo 1, quindi ogni torneo lo vince il primo indice: parent1 = "10" e parent2 = "01". Tagliare dopo 1 bit dà "11" e "00".
Riferimenti
Questa sfida è adattata per CodeUtility. Segui la traccia e i vincoli sopra.