[ 娱乐算法 ] 位面之子算法 - The Chosen One Algorithm - Matlab code

Posted 2022-01-27 RaZLeon

位面之子算法 - The Chosen One Algorithm

最近书荒，想找点小说看，却发现没有什么能够耐心看下去的。
想要自己去写小说，却又发现动笔写大纲，塑造人物，建立剧情的前后关系，又是极其麻烦。
写游戏嘛？嘛，算了算了，代码块太多，本喵太懒
怎么办！干脆直接Simulation好了！说干就干！咱们这就模拟一个小说里强者为尊的世界！
实现语言，当然是简单便捷的Matlab！

声明：本代码为本人提出，仅供娱乐之用，欢迎转载，但请保留头部签名协议，感谢！

首先，这个世界需要规定一些参数：

%%% @author: RaZNeo
%%% @license: MIT License
%%% @contact: [e-mail]
%%% @file: main.m
%%% @time: 2021/7/21 13:28
%%% @desc: Happy Coding

%%% 清理门户：一屋不扫，何以扫天下？
close all; clear; clc;
%%% 位面指标
dim = 20;
%%% 位面人口
npop = 1000;
%%% 强者数量,能力范围,初始化强者身份数据库
numPowerfull = 20;
numAbilityRange = 0.15;
powerFullLibrary = zeros(numPowerfull,1);
%%% 位面年代
currentYear = 1650;
%%% 位面之子产生间隔
intervalOccur = 16; %每16年产生一位位面之子带领位面走向繁荣
%%% 凡人学习能力
aveAbility = 0.4;
%%% 凡人榜样数量
target = 3;
%%% 位面淘汰概率
elimiProb = 0.3;
%%% 位面发展值上下限
upp =  20 * ones(1,dim);
low = -20 * ones(1,dim);

然后高阶文明开始了游戏（他们规定了一个目标函数，大家为了这个目标而纷争不断）

%%% 高维度文明在本位面展开的游戏
objFun = @(x) sum(x.^2 + 3.*x - 15);

%%% 高维度文明洒下原始文明的种子
historyRec = zeros(currentYear,1);
bestManHistory = zeros(currentYear,dim);
x = ones(npop,1)*low + ...
    (ones(npop,1)*(upp-low)).*rand(npop,dim);
for i=1:1:npop
    fit(i) = objFun(x(i,:));
end
[historyRec(1),idxPowerMax] = min(fit);
powerMan = x(idxPowerMax,:);
fit = Inf * ones(npop,1);
newFit = Inf * ones(npop,1);

历史的车轮滚滚向前！（就是主循环啦！）

%%% 位面发展仿真
for year = 1:currentYear
    
    %%% 随机产生新的“Chosen One”,
    %%% 位于历史最优点附近，即获得较优历史资源，
    %%% 且为高斯分布。
    if mod(year,intervalOccur) == 0 || year == 1
        chosenList = randperm(npop,numPowerfull);
        x(chosenList,:) = repmat(powerMan * normrnd(1,0.01),numPowerfull,1);
    end
    
    for people = 1:npop        
        %%% 如果此人是位面之子，
        %%% 则随机指定位面之子的特殊技能值（维度、指标）
        if ismember(people,chosenList)
            abilityList = randperm(dim,floor(numAbilityRange*dim));
            newAbility = low + (upp-low).*rand();
            new_x = x(i,:);
            new_x(abilityList) = newAbility(abilityList);
        else
            %%% 若此人为凡人，随机以target位面之子为榜样，增进能力
            new_x = x(people,:) + aveAbility .* ...
                mean(x(chosenList(randperm(numPowerfull,target)),:));
        end        
        %%% 检查是否有能力越界者，若有，超阶文明予以抹除
        new_x = max(min(new_x, upp), low);        
        %%% 对此人进行能力评估
        newFit(people) = objFun(new_x);        
        %%% 如果习得上乘模因，则保留记忆，否则放弃无用模因
        if newFit(people) < fit(people) && ~ismember(people,chosenList)
            fit(people) = newFit(people);
            x(people,:) = new_x;
        elseif ismember(people,chosenList)
            fit(people) = newFit(people);
            x(people,:) = new_x;
        end        
    end
    
    %%% 众人排出实力强弱，有时会杀出黑马
    [fit, fitIdx] = sort(fit);
    x = x(fitIdx,:);
    
    %%% 弱者末尾淘汰
    numElimi = floor(elimiProb*npop);
    x(end-numElimi:end,:) = x(1:numElimi+1,:);
    
    %%% 记录强者历史
    [historyRec(year),recIdx] = min(fit);
    bestManHistory(year,:) = x(recIdx,:);
    
    if mod(year,100) == 0
        disp("Year " + num2str(year) + " history record finished !");
    end
    
end

历史学家们对神明游戏的情况进行了统计！（其实就是绘个图啦）

%%% 展示历史的曲折发展道路
figure(1101);
title('历史的车轮滚滚向前 ');
xlabel('迭代次数');
ylabel('目标函数值');
plot(historyRec,'LineWidth',3);

嗯，咱们研究这个高阶文明的游戏，发现它的分数轨迹是这样的（居然能收敛！？惊！）

[ 重要 ] 代码最终汇总：

%%% @author: RaZNeo
%%% @license: MIT License
%%% @contact: [e-mail]
%%% @file: main.m
%%% @time: 2021/7/21 13:28
%%% @desc: Happy Coding

%%% 清理门户：一屋不扫，何以扫天下？
close all; clear; clc;

%%% 位面指标
dim = 20;

%%% 位面人口
npop = 1000;

%%% 强者数量,能力范围,初始化强者身份数据库
numPowerfull = 20;
numAbilityRange = 0.15;
powerFullLibrary = zeros(numPowerfull,1);

%%% 位面年代
currentYear = 1650;

%%% 位面之子产生间隔
intervalOccur = 16; %每16年产生一位位面之子带领位面走向繁荣

%%% 凡人学习能力
aveAbility = 0.4;

%%% 凡人榜样数量
target = 3;

%%% 位面淘汰概率
elimiProb = 0.3;

%%% 位面发展值上下限
upp =  20 * ones(1,dim);
low = -20 * ones(1,dim);

%%% 高维度文明在本位面展开的游戏
objFun = @(x) sum(x.^2 + 3.*x - 15);

%%% 高维度文明洒下原始文明的种子
historyRec = zeros(currentYear,1);
bestManHistory = zeros(currentYear,dim);
x = ones(npop,1)*low + ...
    (ones(npop,1)*(upp-low)).*rand(npop,dim);
for i=1:1:npop
    fit(i) = objFun(x(i,:));
end
[historyRec(1),idxPowerMax] = min(fit);
powerMan = x(idxPowerMax,:);
fit = Inf * ones(npop,1);
newFit = Inf * ones(npop,1);

%%% 位面发展仿真
for year = 1:currentYear
    
    %%% 随机产生新的“Chosen One”,
    %%% 位于历史最优点附近，即获得较优历史资源，
    %%% 且为高斯分布。
    if mod(year,intervalOccur) == 0 || year == 1
        chosenList = randperm(npop,numPowerfull);
        x(chosenList,:) = repmat(powerMan * normrnd(1,0.01),numPowerfull,1);
    end
    
    for people = 1:npop
        
        %%% 如果此人是位面之子，
        %%% 则随机指定位面之子的特殊技能值（维度、指标）
        if ismember(people,chosenList)
            abilityList = randperm(dim,floor(numAbilityRange*dim));
            newAbility = low + (upp-low).*rand();
            new_x = x(i,:);
            new_x(abilityList) = newAbility(abilityList);
        else
            %%% 若此人为凡人，随机以target位面之子为榜样，增进能力
            new_x = x(people,:) + aveAbility .* ...
                mean(x(chosenList(randperm(numPowerfull,target)),:));
        end
        
        %%% 检查是否有能力越界者，若有，超阶文明予以抹除
        new_x = max(min(new_x, upp), low);
        
        %%% 对此人进行能力评估
        newFit(people) = objFun(new_x);
        
        %%% 如果习得上乘模因，则保留记忆，否则放弃无用模因
        if newFit(people) < fit(people) && ~ismember(people,chosenList)
            fit(people) = newFit(people);
            x(people,:) = new_x;
        elseif ismember(people,chosenList)
            fit(people) = newFit(people);
            x(people,:) = new_x;
        end
        
    end
    
    %%% 众人排出实力强弱，有时会杀出黑马
    [fit, fitIdx] = sort(fit);
    x = x(fitIdx,:);
    
    %%% 弱者末尾淘汰
    numElimi = floor(elimiProb*npop);
    x(end-numElimi:end,:) = x(1:numElimi+1,:);
    
    %%% 记录强者历史
    [historyRec(year),recIdx] = min(fit);
    bestManHistory(year,:) = x(recIdx,:);
    
    if mod(year,100) == 0
        disp("Year " + num2str(year) + " history record finished !");
    end
    
end

%%% 展示历史的曲折发展道路
figure(1101);
title('历史的车轮滚滚向前 ');
xlabel('迭代次数');
ylabel('目标函数值');
plot(historyRec,'LineWidth',3);