我的成功方程式

先展示下效果 https://pan.quark.cn/s/a4b39357ea24 遗传算法 - 简书 遗传算法的理论是根据达尔文进化论而设计出来的算法: 人类是朝着好的方向(最优解)进化,进化过程中,会自动选择优良基因,淘汰劣等基因。 遗传算法(英语:genetic algorithm (GA) )是计算数学中用于解决最佳化的搜索算法,是进化算法的一种。 进化算法最初是借鉴了进化生物学中的一些现象而发展起来的,这些现象包括遗传、突变、自然选择、杂交等。 搜索算法的共同特征为: 首先组成一组候选解 依据某些适应性条件测算这些候选解的适应度 根据适应度保留某些候选解,放弃其他候选解 对保留的候选解进行某些操作,生成新的候选解 遗传算法流程 遗传算法的一般步骤 my_fitness函数 评估每条染色体所对应个体的适应度 升序排列适应度评估值,选出 前 parent_number 个 个体作为 待选 parent 种群(适应度函数的值越小越好) 从 待选 parent 种群 中随机选择 2 个个体作为父方和母方。 抽取父母双方的染色体,进行交叉,产生 2 个子代。 (交叉概率) 对子代(parent + 生成的 child)的染色体进行变异。 (变异概率) 重复3,4,5步骤,直到新种群(parentnumber + childnumber)的产生。 循环以上步骤直至找到满意的解。 名词解释 交叉概率:两个个体进行交配的概率。 例如,交配概率为0.8,则80%的“夫妻”会生育后代。 变异概率:所有的基因中发生变异的占总体的比例。 GA函数 适应度函数 适应度函数由解决的问题决定。 举一个平方和的例子。 简单的平方和问题 求函数的最小值,其中每个变量的取值区间都是 [-1, ...
### 如何用C++处理或生成化学方程式 #### C++ 实现化学方程式配平的核心逻辑 通过分析复杂化学方程式的结构,可以发现其本质是一个线性代数问题。具体来说,对于给定的化学方程式,可以通过构建一个矩阵来表示各元素在反应物和生成物中的原子数量关系[^1]。该矩阵每一行对应一种元素,每一列则代表参与反应的一种化合物。 假设存在 \(m\) 种元素以及 \(n\) 种化合物,则可建立大小为 \(m \times n\) 的系数矩阵 \(A\) 和未知向量 \(X\)(即各个化合物前的化学计量数)。目标是求解满足以下条件的非负整数解: \[ AX = 0, X_i > 0 (i=1,...,n) \] 此过程可通过高斯消元法或其他数值算法完成。以下是基于这一原理的具体实现步骤: --- #### 数据解析与预处理 程序需具备解析输入数据的能力,即将化学式转化为易于操作的形式。例如,“Fe36Si5”应分解成 {Fe: 36, Si: 5} 字典形式存储。这种转换通常借助正则表达式完成[^2]。 ```cpp #include <regex> std::unordered_map<std::string, int> parseFormula(const std::string& formula) { std::unordered_map<std::string, int> elements; std::regex elementPattern("([a-z]+)(\\d*)"); auto words_begin = std::sregex_iterator(formula.begin(), formula.end(), elementPattern); auto words_end = std::sregex_iterator(); for (std::sregex_iterator i = words_begin; i != words_end; ++i) { std::smatch match = *i; std::string name = match.str(1); int count = (match.str(2).empty()) ? 1 : stoi(match.str(2)); elements[name] += count; } return elements; } ``` 上述函数利用 `std::regex` 提取化学式中的元素及其对应的原子数目,并返回字典型的结果[^4]。 --- #### 构建并求解线性方程组 一旦获得所有化学式的组成信息,便可进一步创建所需的系数矩阵。设总共有 \(k\) 种不同元素,则最终得到的是一个维度为 \(k \times n\) 的稀疏矩阵。之后调用适当的库执行高斯约当消元或者最小二乘拟合找到合适的比例因子集合。 ```cpp // 假设有如下定义: vector<vector<int>> buildMatrix(vector<string>& reactants, vector<string>& products){ unordered_set<string> allElements; // 收集所有的元素名称... } void solveEquationSystem(Matrix A){...}; ``` 注意这里省略了一些细节部分以便于理解整体框架。实际编码过程中还需要考虑边界情况比如无解情形下的错误提示等功能扩展[^3]。 --- #### 结果展示与验证 最后一步就是打印出完整的平衡后的化学方程式,并提供选项让用户自行校验结果准确性。如果一切正常的话,那么恭喜您已经成功开发了一款简易版的自动化工具! ---
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