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%% Algoritmo Genético Elitista
% parameterização
geracoes(30). %% 100
populacao(20).
populacaoCruza(18). %% para versão elitista
prob_cruza(0.7).
prob_mutacao(0.30).
num_bits(38). %% comossomo
gene_bits(19). %% num_bits/2, pois está trabalhando com 2 genes
%
% determina o formato de escrita dos valores.
f8(X,Y):-format(atom(Y),'~3f|', X). % ponto futuante
fx(X,Y):-format(atom(Y),'~16R', X). % hexadecimal
f2(X,Y):-format(atom(Y),'~2R', X). % binário
%%
%% funções de teste
%% f(x) = x* sen(30.141516*x)+1, x={0..25}
%% f(x,y)=0.5 - ([sin(sqrt(x^2+y^2))]^2-0.5)/([1+0,001(x^2+y^2)]^2)
%% f(X,Y,Z):- Z is 0.5 - ((sin(sqrt(X^2+Y^2)))^2-0.5)/((1+0.001*(X^2+Y^2))^2).
%% ?- f(3,4,Z).
f(X,Y,Z):- Z is X*X*Y.
%% f(X,Y,Z):- Z is X*sin(X*10*3.141516)+1.
%%
%% ?- X is (2^19-1)/1000,X=Y, f(X,Y,Z). % 2^19-1, faz parte da transformação para decimal.
%% ?- X is 2^19-1, f2(X,Y).
%% ?- X is 2^19-1, f2(X,Y).
%% X = 524287, Y = '1111111111111111111'.
%%
geraHum(C):- num_bits(N),lista_rand(C,2,N).
lista_rand( [],V,N):-N<1,!. % gera uma lista randomica, com N valores.
lista_rand([R|L],V,N):-N1 is N-1, R is random(V), lista_rand(L,V,N1).
random(X,N):- X is random(N)+1. % modificado a função random para começar no 1.
rand(N,R):- R is random(65000)/64999*N.
%%
%% Algoritmo genetico
% escreve a população
wPop(X):-var(X),!.
wPop([X|Xs]):-!,wInd(X),wPop(Xs).
wPop([]):-nl,!.
% escreve o individuo
wInd(V-X):-!,f8(V,V8),write(V8),write(' '),wInd(X).
wInd(X):-get2dec(X,A,B), wcromo(A,B),nl.
wInd(X):-write(X),nl.
% escreve o cromossomo
wcromo(X,Y) :- f8(X,X1),f8(Y,Y1),write(X1:Y1).
%%wcromo(X,Y) :- fx(X,X1),fx(Y,Y1),write(X1:Y1).
%%
%%
gera:-
populacao(NP), % podendo usar a população com 3 ou 4, depois aumenta
findall(C,(between(1,NP,_),geraHum(C)),Pop), % gera a população
wPop(Pop), % escreve a população
avalia_roleta(Pop,PopAv), % método da roleta
geracoes(NG),
gera_geracao(0/NG,PopAv/PopAv1),!.
avalia_roleta(Pop,PopOut):-
aval_pop(Pop,PopAv),
zipper(V1,P,PopAv),
sumlist(V1,Sum),
maplist(div(Sum),V1,V1s), % média ponderada
zipper(V1s,P,PopAv1),
%%write(popav),wPop(PopAv1),nl,
sort(1,>=,PopAv1,PopOrd), % ordena pop
write(popord),nl,wPop(PopOrd),nl,get0(CC),
PopOrd=[_-X1,_-X2,_-X3,_-X4|_],
%%write('4 melhores, 2 prim = eletite:'),nl,
aval_pop([X1,X2,X3,X4],[X1v,X2v,X3v,X4v]),%% nao roleta
wInd(X1v),wInd(X2v),nl,
%%wInd(X3v),wInd(X4v),nl,
PopOrd=PopOut.
avalia_roleta(_,_):- write(falhou:avalia),nl.
%
gera_geracao(N/M,Pop/Pop1):-N>M,!,
write('Geracao final'), write(N), write(':'), nl,
wPop(Pop1), nl.
/*
%%===========================================
%% sem elitismo
gera_geracao(G/M,Pop/NOutx):-
write('Geracao '), write(G), write('%%:'), nl,
cruza(Pop,NPop1), %% write(cruzou),nl,
mutacao(NPop1,NPop), %% write(mutou),nl,
avalia_roleta(NPop,NOut),
G1 is G+1,
gera_geracao(G1/M,NOut/NOutx).
*/
%%==========================================
%% elitista salva 2 melhores
%% i) podemos reproduzir todos ou
%% ii) reproduzir todos menos elite
%% ver comentários
%%==========================================
gera_geracao(G/M,Pop/NOutx):-
write('Geracao '), write(G), write('%%:'), nl,
[V1-X1,V2-X2|Xs]=Pop, %% tira dois ind
zipper(Vss,Xss,Xs), %% nao reproduz elite
%%zipper(Vss,Xss,Pop), %% reproduzir todos
write('melhores ind sem elite'),nl,
avalia_roleta(Xss,Xso), %% avalia novamente Soma=1
%% write('##'),nl,wPop(Xs),get0(C),
cruza(Xso,NPop1), %% write(cruzou),nl,
mutacao(NPop1,NPop), %% write(mutou),nl,
%%
write('melhores ind com elite'),nl,
avalia_roleta([X1,X2|NPop],NOut),
G1 is G+1,
gera_geracao(G1/M,NOut/NOutx).
%%
%% Avaliacao dos Cromossomas
aval_pop(P,VP):- maplist(avalCromo,P,VP).
binDec(I,D) :- length(I,L),binDec(L,I,0/D).
binDec(E,[I|Is],D/Do) :- E1 is E-1, D1 is D+I*2^E1,binDec(E1,Is,D1/Do).
binDec(_,[],Do/Do).
avalCromo(X,V-X):-get2dec(X,A1,B1), f(A1,B1,V).
get2dec(Seq,A1,B1):- length(Seq,N), N1 is N // 2, length(A,N1),append(A,B,Seq),
binDec(A,AD), binDec(B,BD),
%% A1 is AD, B1 is BD.
A1 is AD/1000, B1 is BD/1000.
%% ?- binDec([1,1,0,0,0,0,0,0],X).
%% ?- binDec([0,0,0,0,1,1,1,1],X).
%% ?- avalCromo([1,0,1,1,0, 1,1,1,1,0, 1,1,1,1,1, 0,0,0,0],V).
%% ?- avalCromo([0,1,1,1,0, 1,1,1,1,0, 0,0,0,0,0, 0,0,0,0],V).
%% ?- get2dec([1,0,1,1,0, 1,1,1,1,0, 1,1,1,1,1, 0,0,0,0],V,V1).
%% ?- get2dec([0,1,1,1,0, 1,1,1,1,0, 0,0,0,0,0, 0,0,0,0],V,V1).
%
zipper([X|Xs],[Y|Ys],[X-Y|XYs]):- !,zipper(Xs,Ys,XYs).
zipper([],[],[]).
div(X,Y,YX):-YX is Y/X.
%% ?- maplist(div(2),[1,2,3],X).
limpa(L,Lp):- zipper(_,Lp,L). % fica só com a população e elimina a avaliação
%% ?- limpa([1-a,2-b,3-c],L).
%% Operador de crossover
cruza(P,Po):- populacaoCruza(N), Max is N, cruza1(Max,P,[]/Po).
cruza1(N,_,Po/Po):-length(Po,N1), N1 >= N,!.
cruza1(N,P,Acc/Po):-
roda_roleta(P,I1),roda_roleta(P,I2),
pontos_cruza(P1,P2),
prob_cruza(Pcruz), rand(1,Pc),
% se a probabilidade for menor passa o próprio indivíduos
((Pc =< Pcruz -> cruzar(I1,I2,P1,P2,NI1),
cruzar(I2,I1,P1,P2,NI2))
;(NI1=I1,NI2=I2)),
addList(NI1,Acc/Acc1),addList(NI2,Acc1/Acc2),
cruza1(N,P,Acc2/Po),!.
addList(X,L/Lo):- member(X,L),!,Lo=L;Lo=[X|L]. % teste para não adicionar indivídous duplicados
%%
%% ROLETA: usa soma cumulativa
roda_roleta(Pop,I):- rand(1,X), getPop(X,Pop,I). % tira dois individuos pelo método da roleta
getPop(X,[V-I|VIs],I):- X=<V,!.
getPop(X,[V-I|VIs],Io):- Xi is X-V, getPop(Xi,VIs,Io).
getPop(X,[],_):-write(roleta_falhou).
%% ?- roda_roleta([0.2-a,0.5-b,1-c],I).
%
cruzar(I1,I2,P1,P2,NInd):-
length(I1,LN),
sublist(I1,1,P1,A), P21 is P2+1,
sublist(I1,P21,LN,C), P11 is P1+1,
sublist(I2,P11,P2,B),
append([A,B,C],NInd),!.
cruzar(X,Y,_,_,X):-write(cruzar_falhou).
%
sublist(L,I,F,S):-sublist1(L,1,I/F,S).
sublist1( _,N,I/F,[] ):- N>F,!.
sublist1([X|Xs],N,I/F, Xs1):- I>N,!,N1 is N+1,sublist1(Xs,N1,I/F,Xs1).
sublist1([X|Xs],N,I/F,[X|Xs1]):- !,N1 is N+1,sublist1(Xs,N1,I/F,Xs1).
%%%%
/*
?- sublist([a,b,c,d,e,f],1,5,X). X = [a, b, c, d, e].
?- sublist([a,b,c,d,e,f],5,5,X). X = [e].
?- sublist([a,b,c,d,e,f],6,5,X). X = [].
*/
% ?- cruzar([1,2,3,4,5,6,7],[a,b,c,d,e,f,g],2,5,X).
% ?- cruzar([a,b,c,d,e,f,g],[1,2,3,4,5,6,7],2,5,X).
% ?- cruzar([1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0], [a,b,c,d,e,f,g], 2,4,X).
% ?- cruzar([1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0], [a,b,c,d,e,f,g],3,6,X)
%
%============================================================
%% operador de mutacao
%
mutacao([],[]):-!.
mutacao([Ind|Resto],[NInd|Resto1]):-
prob_mutacao(Pmut), rand(1,Pm),
((Pm < Pmut -> mutacao1(Ind,NInd));NInd=Ind),
mutacao(Resto,Resto1),!.
mutacao(X,X):-write(mutacao:falhou:X),nl.
mutacao1(Ind,NInd):-
pontos_cruza(P1,P2), %% 2 genes para serem trocados
muta(Ind,P1,Ind1),
muta(Ind1,P2,NInd).
muta(I1,P,NInd):-
P0 is P-1,
length(I1,LN),!,
sublist(I1,1,P0,A), !, P1 is P+1,
sublist(I1,P1,LN,C),!,
sublist(I1,P,P,[B]),!,
((B=1,!,B1=0;B1=1)),
append([A,[B1],C],NInd),!.
muta(X,_,X):-write(muta_falhou),nl.
%% ?- muta([1,0,0,0,0,1],3,B).
pontos_cruza(R1,R2):-
num_bits(N),P1 is random(N)+1, P2 is random(N)+1,
((P1<P2,!, R1=P1, R2=P2;
(P1>P2,!, R1=P2, R2=P1;
P1=P2,!, pontos_cruza(R1,R2)))).
%% ?- pontos_cruza(X,Y).