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AlgoritmoGeneticoMutaString

Algoritmo genético mega simples que muta uma communidade de strings até encontrar o resultado esperado, exibindo todos os gens gerados/mutados e sua proximidade da palavra esperada calculada usando Distância de Levenshtein.

Valor apenas didático, na prática não teria porque usar um algoritmo genético pra procurar algo que já se tem em mãos, esse algoritmo serve apenas para ilustrar a forma de funcionamento do modo mais claro possível.

   1 #!/usr/bin/env python
   2 
   3 # author: Danillo Souza <danillo012@gmail.com>
   4 # 2013-01-18
   5 
   6 import string
   7 from random import randint, choice
   8 from optparse import OptionParser
   9 
  10 (GEN_SIZE, COMMUNITY_SIZE, ITER_LIMIT) = (0,0,0)
  11 SPECIAL_CHARS = ' .!?:'
  12 CHARS_AVAILABLE = list(''.join([string.ascii_lowercase, string.ascii_uppercase, SPECIAL_CHARS]))
  13 
  14 
  15 def initialize():
  16         return ''.join([choice(CHARS_AVAILABLE) for i in range(GEN_SIZE)])
  17 
  18 def fitness(target, source):
  19         """
  20         Calculates fitness based on Levenshtein Distance. (perfect = 0)
  21         """
  22         if len(target) < len(source): return lev_distance(source, target)
  23         if not len(source): return len(target)
  24 
  25         previous_row = xrange(len(source) + 1)
  26 
  27         for x, c1 in enumerate(target):
  28                 current_row = [x + 1]
  29 
  30                 for y, c2 in enumerate(source):
  31                         current_row.append(min(previous_row[y + 1] + 1, current_row[y] + 1, previous_row[y] + (c1 != c2)))
  32 
  33                 previous_row = current_row
  34 
  35         return previous_row[-1]
  36 
  37 def mutagen(gen):
  38         qtd = randint(1,4)
  39 
  40         for i in range(qtd):
  41                 tmp = list(gen)
  42                 tmp[randint(0,GEN_SIZE-1)] = choice(CHARS_AVAILABLE)
  43                 gen = ''.join(tmp)
  44 
  45         return gen
  46 
  47 def circle_of_life(search="foo"):
  48         community = {initialize():None for i in range(COMMUNITY_SIZE)}
  49         winner = None
  50 
  51         while not winner:
  52                 # calculate fitness of each gen (perfect = 0)
  53                 for gen in community.keys():
  54                         if community[gen] != 0:
  55                                 community[gen] = fitness(gen, search)
  56 
  57                                 print "%s : %d" % (gen, community[gen])
  58 
  59                                 mutant = mutagen(gen)
  60                                 mutant_fitness = fitness(mutant, search)
  61                                 
  62                                 if community[gen] > mutant_fitness:
  63                                         del community[gen]
  64                                         community[mutant] = mutant_fitness
  65                         
  66                         else:
  67                                 winner = gen
  68 
  69         print "\nWinner: %s" % winner
  70 
  71 
  72 if __name__ == '__main__':
  73         
  74         parser = OptionParser(usage="usage: %prog [options]", version="%prog 1.0")
  75 
  76         parser.add_option('-s', '--string', dest='string', help="The result you're hoping to find.", default='foo')
  77         parser.add_option('-c', '--community-size', dest='community_size', help="The size of the evolving community.", default=10)
  78 
  79         (options, args) = parser.parse_args()
  80 
  81         GEN_SIZE = len(options.string)
  82         COMMUNITY_SIZE = int(options.community_size)
  83 
  84         circle_of_life(options.string)