Question

我正在创建一种遗传算法来解决某些特定问题。由于问题很难描述，我写了一个小例子来说明我在做什么。

我有一个随时间变化的元素列表。

每个元素都有一个适合度值，该适合度值决定它的好坏。这是代表元素的类：

class Element implements Comparable<Element>{
    private int fitness;
    Element( int _fitness){
        this.fitness=_fitness;
    }

    public int getFitness() {
        return fitness;
    }

    @Override
    public int compareTo( Element o ) {
        return this.fitness-o.getFitness();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.fitness+"";
    }
}

最好的元素是具有最大适应性值的元素。

示例：

list_Iteration_One | list_Iteration_Two| list_Iteration_Three
Element(5)         | Element(9)        | Element(14) 

Element(4)         |Element(5)         | Element(9) 

Element(3)         |Element(5)         | Element(9) 

Element(2)         |Element(4)         | Element(5) 

Element(1)         |Element(3)         | Element(5)

如我们所见，该程序应将Element列表作为输入并将其发展为一个新List。

规则是占据列表的一半，并将每两个Elment合并以创建一个新的元素。

对于所选元素，它们应该具有最大适应性值。

在上面的示例中，我使用Element(5) + Element(4)创建了Element(9)，然后我用Element(3) + Element(2)创建了Element(5)，剩下的还是我使用了Element(5), Element(4), Element(3)

对于迭代3，我正在做同样的事情。

这是我一次迭代所做的事情：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;

public class BestDataStructure {

    public static void main( String[] args ) {
        List<Element> list = Stream.of(new Element(5),
                new Element(4),
                new Element(3),
                new Element(2),
                new Element(1)).collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));
        List<Element> theNewList = getTheNewList(list);
        System.out.println(theNewList);
    }

    private static List<Element> getTheNewList( List<Element> list ) {
        List<Element> theNewList = new ArrayList<>();

        int numberOfTimes = list.size()/2;
        Element bestElement=null;
        Element secondBestElement=null;
        for (int i =0; i<numberOfTimes; i++){
            bestElement= Collections.max(list);
            list.remove(bestElement);

            secondBestElement= Collections.max(list);
            list.remove(secondBestElement);

            Element child = new Element(bestElement.getFitness()+secondBestElement.getFitness());
            theNewList.add(child);

            theNewList.add(bestElement);
            theNewList.add(secondBestElement);
        }
        return theNewList;
    }


}

class Element implements Comparable<Element>{
    private int fitness;
    Element( int _fitness){
        this.fitness=_fitness;
    }

    public int getFitness() {
        return fitness;
    }

    @Override
    public int compareTo( Element o ) {
        return this.fitness-o.getFitness();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.fitness+"";
    }
}

由于我应该处理List大小（在2000到50000 Element之间），因此我需要知道最好的数据结构来处理这种处理。

我每次都在ArryList中寻找最大元素，这是一个非常糟糕的主意。

每次迭代后生成的列表的大小应与第一个列表的大小相同，不幸的是，这并不是我在getTheNewList方法中得到的结果。

我正在寻找的是我应该如何处理此任务的方式，应该是第一次寻找最好的Element还是要迭代选择主题...

Answer 1

您可以使用Java流：使用IntStream生成元素的前半部分，并附加原始列表的前半部分。以下方法需要一个排序列表并返回一个新的元素排序列表：

private static List<Element> getTheNewList(List<Element> elements) {
    int halfElements = elements.size() / 2;
    return Stream.concat(
            IntStream.range(0, halfElements)
                    .mapToObj(index -> new Element(elements.get(index * 2).getFitness() + elements.get(index * 2 + 1).getFitness())),
            elements.stream().limit(halfElements + 1)
    )
            .sorted(Comparator.reverseOrder())
            .collect(Collectors.toList());
}

如果通过以下方式使用它：

List<Element> iteration1 = Arrays.asList(
        new Element(5),
        new Element(4),
        new Element(3),
        new Element(2),
        new Element(1)
);
System.out.println(iteration1);
List<Element> iteration2 = getTheNewList(iteration1);
System.out.println(iteration2);
List<Element> iteration3 = getTheNewList(iteration2);
System.out.println(iteration3);

这将打印：

[5, 4, 3, 2, 1]
[9, 5, 5, 4, 3]
[14, 9, 9, 5, 5]

Answer 2

我建议您在将列表传递到诸如getTheNewList之类的方法之前，先确保按适合度对列表进行排序，并且不要让该方法返回新列表，而只需对同一列表进行操作即可。例如，如果您的列表以降序排列，那么您可以简单地取出最后两个元素，因为在这种情况下size of list/2为2。然后，从列表中的第一个元素开始，以2为一组组合元素，然后将此列表插入另一个列表。然后，遍历此组合元素列表，找出应将此新元素插入列表的位置以保留顺序。这就是它的样子，

private void getTheNewList( List<Element> list ) {
    List<Element> theNewList = new ArrayList<>();
    int numberOfTimes = list.size()/2;
    Element bestElement=null;
    Element secondBestElement=null;
    for (int i = 0 ; i < numberOfTimes; i++) {
        //remove last element of the list
        list.remove(list.size() - 1);
        bestElement= list.get(numberOfTimes * 2 - 2);

        secondBestElement= Collections.max(numberOfTimes * 2 - 1);

        Element child = new Element(bestElement.getFitness()+secondBestElement.getFitness());
        theNewList.add(child);
    }
    //insert combined elements into original list
    for (int i = 0; i < numberOfTimes; i++) {
        for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
            if (list.get(j) <= theNewList.get(i)) {
                list.insert(j, theNewList.get(i));
                break;
            }
            list.insert(j, theNewList.get(i));
        }
    }
}

从现有列表创建元素列表

2 个答案: