›
›

Bài tập thực hành môn Các mẫu thiết kế hướng đối tượng - Bài thực hành số 7.1: Tiến hóa các biểu thức về biểu thức mục tiêu

Download
Trang 1  
MÔN : CÁC MẪU THIẾT KẾ HỚNG ỐI TỢNG  
Bài thực hành số 7.1 : Tiến hóa các biểu thức về biểu thức mục tiêu  
I. Mục tiêu :  
. Giúp SV làm quen cách áp dụng gii thuật tiến hóa vào loi cá thể xác ịnh :  
biểu thức i số.  
II. Nội dung :  
Áp dụng thuật gii tiến hóa tổng quát ể thử tiến hóa các cá thể có giá trị ặc trng  
là biểu thức ngẫu nhiên ban ầu về biểu thức mục tiêu theo nghĩa giá trị của chúng  
gần bằng với giá trị của biểu thức mục tiêu nhất.  
III. Chuẩn ầu ra :  
. Nắm vững tính chất, công dụng của các mẫu thiết kế ợc dùng trong bài  
thực hành này ể có thể dùng li các mẫu này trong bất kỳ vị trí nào của  
chng trình mới cần xây dựng.  
IV. Qui trình xây dựng chng trình  
1. Chy VS .Net, chọn menu File.New.Project ể hiển thị cửa sổ New Project.  
2. Mở rộng mục Visual C# trong TreeView "Project Types", chọn mục Window,  
chọn icon "Windows Form Application" trong listbox "Templates" bên phi,  
thiết lập th mục chứa Project trong listbox "Location", nhập tên Project vào  
textbox "Name:" (td. BaiTH ), click button OK ể to Project theo các thông  
số ã khai báo.  
3. Form ầu tiên của ứng dụng ã hiển thị trong cửa sổ thiết kế, việc thiết kế  
form là quá trình lặp 4 thao tác to mới/xóa/hiệu chỉnh thuộc tính/to hàm  
xử lý sự kiện cho từng ối tợng cần dùng trong form. Ta s xây dựng form  
giao diện ứng dụng sau.  
4. Dùng li th viện miêu t thuật gii tiến hóa tổng quát ở bài thực hành .1 :  
cách chính quy nhất là sử dụng file *.dll miêu t th viện. Tuy nhiên ở ây ta  
chỉ dừng li ở mức dùng li mã nguồn của th viện.  
Dời chuột về phần tử gốc của cây Project trong cửa sổ “Solution xplorer”, ấn  
phi chuột vào nó ể hiển thị menu lệnh, chọn chức nng Add.New Folder ể  
to 1 folder mới. ặt tên cho folder này là GenLib. Click phi chuột vào folder  
mới vừa to và chọn option Add. xisting Item, duyệt chọn các file *.cs trong  
th mục GenLib trong project BaiTH ã có ể copy chúng vào folder hiện  
hành.  
.
Dùng li phân hệ miêu t biểu thức ở bài thực hành .1 : cách chính quy nhất  
là sử dụng file *.dll miêu t phân hệ này. Tuy nhiên ở ây ta chỉ dừng li ở  
mức dùng li mã nguồn của phân hệ.  
Dời chuột về phần tử gốc của cây Project trong cửa sổ “Solution xplorer”, ấn  
phi chuột vào nó ể hiển thị menu lệnh, chọn chức nng Add.New Folder ể  
to 1 folder mới. ặt tên cho folder này là xpression. Click phi chuột vào  
folder mới vừa to và chọn option Add. xisting Item, duyệt chọn các file *.cs  
trong th mục xpression trong project BaiTH ã có ể copy chúng vào  
Trang 2  
folder hiện hành (lu ý không copy file MyRandom.cs và dùng file này trong  
th mục GenLib ã có).  
.
Hiện thực class xprIndividual miêu t 1 cá thể có thuộc tính giá trị ặc trng  
là 1 biểu thức i số.  
Dời chuột về phần tử gốc của cây Project trong cửa sổ “Solution xplorer”, ấn  
phi chuột vào nó ể hiển thị menu lệnh, chọn chức nng Add.Class ể hiển  
thị cửa sổ “Add New Item”, chọn mục “Class”, hiệu chỉnh tên class là  
xprIndividual.cs, chọn button Add ể máy to 1 class mới. Viết code cho  
class này nh sau (lu ý các file mã nguồn ợc to mới trong ứng dụng ều  
phi dùng 2 lệnh :  
using BaiTH .GenLib  
using BaiTH . xpression  
vì chúng có dùng các phần tử trong 2 namespace cũ này):  
class ExprIndividual : AbstractIndividual {  
//giá trị ặc trng là 1 biểu thức  
private IExpression specVal;  
private static IExpressionFactory ef = new ExpressionFactory();  
//hàm to cá thể 1 cách ngẫu nhiên  
public ExprIndividual()  
{
specVal = ef.createRandomExpression();  
}
//hàm to cá thể có giá trị ặc trng xác ịnh  
public ExprIndividual(IExpression specVal)  
{
this.specVal = specVal;  
}
//hiện thực thuộc tính SpecValue  
public override Object SpecValue  
{
get { return specVal; }  
set { specVal = (IExpression)value; }  
}
//hàm gii mã ối tợng thành chuỗi vn bn  
public override String ToString()  
{
//return String.Format("vp={0:f4}, fit={1:f4}",valeurPropre, fitness);  
return String.Format("vp={0:s} fp={1:f }\r\n", specVal.ToString(), Fitness);  
}
//hàm phối giống với other  
public override IIndividual cross(IIndividual other)  
Trang 3  
{
// on accède directement àla valeur propre, pas la peine d'utiliser d'accesseur.  
IExpression e2 = other.SpecValue as IExpression;  
if (e2 != null)  
{
IExpression ek = ef.createBinaryOp(Operator.DIV,  
ef.createBinaryOp(Operator.PLUS, specVal, e2),  
ef.createConstant(2));  
return new ExprIndividual(ek.simplify());  
}
return clone();  
}
//hàm ột biến  
public override void muter()  
{
//to biểu thức mới ngẫu nhiên  
IExpression e2 = ef.createRandomExpression();  
//theo trung bình cộng của mình với biểu thức mới  
specVal = ef.createBinaryOp(Operator.DIV, ef.createBinaryOp(Operator.PLUS, specVal,  
e2),  
ef.createConstant(2));  
specVal = specVal.simplify();  
}
//hàm nhân bn theo mẫu Prototype  
public override IIndividual clone()  
{
IIndividual ei = new ExprIndividual(specVal);  
ei.Fitness = Fitness;  
return ei;  
}
}
.
Hiện thực ối tợng mục tiêu mà các biểu thức muốn hội tụ về.  
Dời chuột về phần tử gốc của cây Project trong cửa sổ “Solution xplorer”, ấn  
phi chuột vào nó ể hiển thị menu lệnh, chọn chức nng Add.Class ể hiển  
thị cửa sổ “Add New Item”, chọn mục “Class”, hiệu chỉnh tên class là  
FuncTarget.cs, chọn button Add ể máy to 1 class mới. Viết code cho class  
này nh sau :  
class FuncTarget : ITarget {  
//giá trị mục tiêu  
private double value;  
//danh sách trị của các biến ợc dùng  
private IVarList env;  
//ối tợng to số ngẫu nhiên duy nhất trong toàn chng trình  
private static MyRandom rnd = MyRandom.getInstance();  
Trang 4  
private static IExpressionFactory ef = new ExpressionFactory();  
//hàm khởi to  
public FuncTarget()  
{
value = rnd.RndDouble();  
env = ef.createRandomVarList();  
}
//hàm tính toán giá trị cá thể  
public double getVal(IIndividual i)  
{
IExpression e = i.SpecValue as IExpression;  
if (e == null) return 0;  
return e.eval(env);  
}
//hàm tính toán cá thể  
public double eval(IIndividual i)  
{
IExpression e = i.SpecValue as IExpression;  
if (e == null) return 0;  
double r1 = e.eval(env);  
return 1 / ((value - r1) * (value - r1));  
}
//hàm gii mã ối tợng thành chuỗi vn bn  
public override String ToString()  
{
return String.Format("Ta tìm biểu thức có giá trị : {0:f } nếu dùng giá trị các biến {1:s}",  
value, env.ToString());  
}
}
8. Hiện thực class Factory chuyên to thế hệ các cá thể mà mỗi cá thể có giá trị  
ặt trng là biểu thức.  
Dời chuột về phần tử gốc của cây Project trong cửa sổ “Solution xplorer”, ấn  
phi chuột vào nó ể hiển thị menu lệnh, chọn chức nng Add.Class ể hiển  
thị cửa sổ “Add New Item”, chọn mục “Class”, hiệu chỉnh tên class là  
xprPopFactory.cs, chọn button Add ể máy to 1 class mới. Viết code cho  
class này nh sau :  
class ExprPopFactory : IPopulationFactory {  
//hàm to ối tợng mục tiêu  
public ITarget createTarget() {  
return new FuncTarget();  
}
//hàm to thế hệ có size cá thể ngẫu nhiên  
public IPopulation createRandomPopulation(int size)  
Trang 5  
{
}
IPopulation pop = new Population();  
for (int i = 0; i < size; i++)  
{
pop.add(new ExprIndividual());  
}
return pop;  
}
.
Nếu cửa sổ ToolBox cha hiển thị chi tiết, chọn menu View.Toolbox ể hiển  
thị nó (thờng nằm ở bên trái màn hình). Click chuột vào button (Auto  
Hide) nằm ở góc trên phi cửa sổ ToolBox ể chuyển nó về chế ộ hiển thị  
thờng trực.  
10. Duyệt tìm phần tử Button trong cửa sổ ToolBox, chọn nó và v nó ở góc trên  
trái của Form. Vào cửa sổ thuộc tính của Button và hiệu chỉnh li thuộc tính  
Text = "Start", thuộc tính (Name) = btnStart. To hàm xử lý sự kiện Click  
trên Button rồi viết on code kiểm thử gii thuật tiến hóa các biểu thức i  
số nh sau :  
private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e) {  
int popSize = 20; //số cá thể trong từng thế hệ  
int nb ens = 10; //số thế hệ cần tiến hóa  
//to ối tợng qun lý file ể ghi dữ liệu  
StreamWriter oFile = new StreamWriter("data.txt", true, Encoding.Unicode);  
//xuất số cá thể của mỗi thế hệ ra file  
oFile.WriteLine("Ta sử dụng cộng ồng có " + popSize + " cá thể");  
//to ối tợng Factory cho ứng dụng  
IPopulationFactory pf = new ExprPopFactory();  
//nhờ Factory to ngẫu nhiên thế hệ ầu tiên  
IPopulation pop = pf.createRandomPopulation(popSize);  
//nhờ Factory to ối tợng mục tiêu cần hội tụ tới  
ITarget vc = pf.createTarget();  
//xuất ối tợng mục tiêu ra file  
oFile.WriteLine(vc);  
//lặp tiến hóa thế hệ với số lầ lặp xác ịnh  
for (int i = 0; i < nb ens; i++)  
{
//xuất giá trị thế hệ hiện hành ra file  
oFile.WriteLine("Thế hệ " + i + ":");  
OutExprPop(oFile, pop, vc);  
pop = pop.evoluer(vc);  
}
//xuất giá trị thế hệ cuối cùng ra file  
oFile.WriteLine("Kết qu : ");  
OutExprPop(oFile, pop, vc);  
//xuất thế hệ cuối cùng ra file  
oFile.WriteLine("Các biểu thức kết qu : " + pop);  
oFile.WriteLine("==========================================================");  
//óng file  
Trang 6  
oFile.Close();  
}
private void OutExprPop(StreamWriter oFile, IPopulation pop, ITarget vc) {  
int cnt = pop.size();  
FuncTarget ft = (FuncTarget)vc;  
for (int i = 0; i < cnt; i++) {  
oFile.WriteLine(ft.getVal(pop[i]) + ", ");  
}
}
11. Thêm các lệnh using sau vào ầu file Form1.cs :  
using BaiTH6. enLib;  
using BaiTH .Expression;  
using System.IO;  
12. Dịch và chy chng trình. Nếu có lỗi thì sửa, nếu hết lỗi thì chng trình s  
chy. Mỗi lần ngời dùng click chuột vào button, chng trình s to 1 biểu  
thức ngẫu nhiên làm mục tiêu tiến hóa ến, sau ó chng trình to thế hệ  
ban ầu gồm nhiều cá thể mà giá trị ặc trng là biểu thức ngẫu nhiên. Cuối  
cùng chng trình thử chy gii thuật tiến hóa trên thế hệ ban ầu nhiều lần.  
Cuối cùng chng trình xuất thế hệ cuối cùng ra file ể ta kiểm tra kết qu và  
ánh giá mức ộ hội tụ của gii thuật tiến hóa.  
13. Dùng trình WordPad mở file data.txt trong th mục chứa file kh thi của  
chng trình, quan sát xem các biểu thức kết qu và giá trị của chúng có gần  
giống với biểu thức mục tiêu không.  
pdf 6 trang myanh 21180 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập thực hành môn Các mẫu thiết kế hướng đối tượng - Bài thực hành số 7.1: Tiến hóa các biểu thức về biểu thức mục tiêu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_tap_thuc_hanh_mon_cac_mau_thiet_ke_huong_doi_tuong_bai_t.pdf