Easy_GA

Easy_GA是一个为Rust项目制作的遗传算法库。它为您自己的基因型定义提供完全定制，并提供一个遗传算法实现来封装遗传算法中的所有常见逻辑。

所有更改都将更新在 CHANGELOG.md

功能

• trait Gene: 定义用于您的自定义基因型的实现。
• trait Selection: 定义用于您的自定义选择算法。
  • Roulette: 已实现的选取算法。
  • Tournament: 带有n个成员的选取算法实现。
  • Random: 已实现的选取算法。
  • Stochastic: 已实现的选取算法。
• GeneticAlgorithm: 封装遗传算法执行中的业务逻辑的主要类。

用法

在您的 Cargo.tml 中，您必须添加 Easy_GA 依赖项

[dependencies]
easy_ga = "*"

现在我将向您展示一个基本的 Easy_GA 示例，您可以在 main.rs 中找到

为了使用功能需要包含的文件

use easy_ga::Gene; // For defining our own gene.
use easy_ga::GeneticAlgorithm; // To create a GeneticAlgorithm.
use easy_ga::SelectionAlgorithms; // To specity a concrete SelectionAlgorithm.

自定义基因实现 easy_ga::Gene 特性的定义

#[derive(Clone, Copy)]
struct MyGene {
    // Fields.
    fitness: f64 // Recomended to avoid recalculate fitness on `get_fitness`
}

impl Gene for MyGene {
    fn init() -> Self {
        // Gene constructor.
    }

    fn calculate_fitness(&mut self) -> f64 {
        // Fitness function.
    }

    fn crossover(&self, other: &Self) -> Self {
        // Crossover implementation.
    }

    fn mutate(&mut self) {
        // Mutation implementation.
    }

    fn get_fitness(&self) -> f64 {
        // Returns the fitness
    }
}

在此时刻，我们需要为我们的 Gene 实现克隆和复制特性。我将在未来的版本中尝试避免这种情况。

初始化我们的 GeneticAlgorithm

let genetic_algorithm = GeneticAlgorithm::<MyGene>::new()
            .population_size(20)
            .iterations(50)
            .mutation_rate(0.10)
            .selection_rate(0.90)
            .selection_algorithm(Box::new(SelectionAlgorithms::Tournament(10)))
            .fitness_goal(100.0)
            .init().unwrap();

我们还有其他初始化我们的 GeneticAlgorithm 的方法，比如 GeneticAlgorithm::new_with_values，如果我们不想使用链式调用方法。

现在我们已经定义了基因型和初始化了我们的 GeneticAlgorithm，我们有两种运行它的方式

• GeneticAlgorithm::run：此方法运行算法直到结束，并返回一个包含（Gene，StopCriteria）的元组，表示执行过程中的最佳 Gene 以及停止执行的原因。

let (gene, stop_criteria) = genetic_algorithm.run();

• 迭代运行：我们可以一代一代地运行算法，并在执行过程中进行修改。

while genetic_algorithm.is_running() {
    let new_generation: &Vec<MyGene> = genetic_algorithm.next_iteration();
}

日志记录器

日志记录器是一个非常实用的工具，可以测量和检索执行过程中的某些数据。默认情况下，日志记录器是禁用的，您可以这样启用它

use easy_ga::VerbosityLevel; // Verbosity level {DISABLED, LOW, MID, HIGH}
use easy_ga::VerbosityType; // Verbosity type {LOG, SAVE, LOG_AND_SAVE}
use easy_ga::LOG_verbosity; // Sets the verbosity level.
use easy_ga::LOG_verbosity_type; // Sets the verbosity type.

LOG_verbosity(VerbosityLevel::LOW); // VerbosityLevel::DISABLED by default
LOG_verbosity_type(VerbosityType::LOG_AND_SAVE); // VerbosityType::LOG by default

• 详细程度

  • 禁用：日志被禁用。
  • 低：仅包含非常有用的信息。
  • 中：可能不是期望的信息，但也很有用。
  • 高：所有日志都可用，包括跟踪日志。

• 详细类型

  • 日志：仅终端日志。
  • 保存：将日志保存到 target/easy_ga/logs/。
  • 保存和日志：两者都。

基准测试

基准测试是在版本 1.1.0 中添加的，您可以通过下载仓库并从命令行运行 cargo bench 来运行它们。基准测试放置在 benches/ 文件夹中。

下一步

这是一个主要为我自己而做的个人项目，所以任何进一步的实现都将在我空闲时间完成，作为一个学习 Rust 的好方法。

• 多线程
• 为调试添加详细程度 ✅
• 更多单元测试和系统测试
• 添加新的默认 Selection 算法
• CSV 和 JSON 结果导出
• 解决一些与引用和链式调用相关的质量生活问题
• 添加基准测试 ✅

许可证

Easy_GA 依据 Mozilla Public License 2.0 许可。