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摘要：隨著內核WINDOWS系統的迅速發展，內核WINDOWS已發展成為內核操作系統的一個重要分支。本文介紹了內核WINDOWS的設計和幾種流行的內核WINDOWS系統。
關鍵詞：內核WINDOWS
一、引言
內核系統(Embedded Systems)是根據應用的要求，將操作系統和功能軟體集成於計算機硬體系統之中，從而實現軟體與硬體一體化的計算機系統。內核系統出現於60年代晚期，它最初被用於控制機電電話交換機，如今已被廣泛的應用於工業製造、過程式控制制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產品等眾多領域。內核系統在數量上遠遠超過了各種通用計算機系統：計算機系統核心CPU，每年在全球范圍內的產量大概在二十億顆左右，其中超過80％應用於各類專用性很強的內核系統。
一般的說，凡是帶有微處理器的專用軟硬體系統都可以稱為內核系統。和通用的計算平台相比，內核系統往往具有功能單一、體積小、功耗低、可靠性高、剪裁性好、軟硬體集成度高、計算能力相對較低等特點。多年來，內核設備中沒有操作系統，其主要原因有二：首先，諸如洗衣機、微波爐、電冰箱這樣的設備僅僅需要一道簡單的控製程序，以管理數量有限的按鈕和指示燈，沒有使用操作系統的必要；其次，它往往只具有有限的硬體資源，不足以支持一個操作系統。
然而，隨著硬體的發展，內核系統變得越來越復雜，最初的控製程序中逐步的加入了許多功能，而這些功能中有很多可以由操作系統提供。於是，在70年代末期出現了內核操作系統(Embedded Operating Systems)，它的出現大大簡化了應用程序設計，並可以有效的保障軟體質量和縮短開發周期。簡單的ES一般並不使用操作系統，只包含一些控制流程，但是隨著內核操作系統在復雜性上的增長，簡單的流程式控制制就不能滿足系統的要求，這是就必須考慮使用操作系統做系統軟體。因此，內核操作系統就應運而生。
隨著EOS的廣泛應用，業界已推出一些應用比較成功的EOS產品。歸納起來EOS應該具有以下幾個特點：小巧、實時性、可裝卸、固化代碼、弱交互性、強穩定性和統一的介面。目前使用最多的EOS產品包括有：Vxwork、QNX、PalmOS、WindowsCE、pSOS、Hopen OS(國內凱思集團公司自主研製開發)等。其中，Vxwork使用最為廣泛、市場佔有率最高，其突出特點是實時性強(採用優先順序搶占和輪轉調度等機制)，除此之外，其可靠性和可剪裁性也相當不錯。QNX是一種伸縮性極佳的系統，其核心加上實時POSIX環境和一個完整的窗口系統還不到一兆。相比之下，Microsoft WinCE的核心體積龐大，實時性能也差強人意，但由於Windows系列友好的用戶界面和為程序員所熟悉的API，並捆綁IE、Office等應用程序，正逐漸獲得更大的市場份額。而與這些商業化的操作系統相比，WINDOWS已經越來越受到人們的注意。
二、內核WINDOWS概述
WINDOWS是一個成熟而穩定的網路操作系統。將WINDOWS植入內核設備具有眾多的優點。首先，WINDOWS的源代碼是開放的，任何人都可以獲取並修改，用之開發自己的產品。其次，Lirmx是可以定製的，其系統內核最小隻有約134kB。一個帶有中文系統和圖形用戶界面的核心程序也可以做到不足1MB，並且同樣穩定。另外，它和多數Unix系統兼容，應用程序的開發和移植相當容易。同時，由於具有良好的可移植性，人們已成功使WINDOWS運行於數百種硬體平台之上。
然而，WINDOWS並非專門為實時性應用而設計，因此如果想在對實時性要求較高的內核系統中運行WINDOWS，就必須為之添加實時軟體模塊。這些模塊運行的內核空間正是操作系統實現進程調度、中斷處理和程序執行的部分，因此錯誤的代碼可能會破壞操作系統，進而影響整個系統的可靠性和穩定性。WINDOWS的眾多優點還是使它在內核領域獲得了廣泛的應用，並出現了數量可觀的內核WINDOWS系統。其中有代表性的包括：uCWINDOWS、ETWINDOWS、ThinWINDOWS、LOAF等。ETWINDOWS通常用於在小型工業計算機，尤其是PC／104模塊。ThinWINDOWS面向專用的照相機伺服器、X-10控制器、MP3播放器和其它類似的內核應用。LOAF是WINDOWS On A Floppy的縮略語，它運行在386平台上。
三、WINDOWS作為內核操作系統的優勢
WINDOWS作為內核操作系統的優勢主要有以下幾點：
1、 可應用於多種硬體平台。WINDOWS已經被移植到多種硬體平台，這對於經費，時間受限制的研究與開發項目是很有吸引力的。原型可以在標准平台上開發後移植到具體的硬體上，加快了軟體與硬體的開發過程。WINDOWS採用一個統一的框架對硬體進行管理，從一個硬體平台到另一個硬體平台的改動與上層應用無關。WINDOWS可以隨意地配置，不需要任何的許可證或商家的合作關系，源代碼可以免費得到。這使得採用WINDOWS作為操作系統不會遇到任何關於版權的糾紛。毫無疑問，這會節省大量的開發費用。本身內置網路支持，而目前內核系統對網路支持要求越來越高。WINDOWS的高度模塊化使添加部件非常容易。
2、 WINDOWS是一個和Unix相似、以內核為基礎的、具有完全的內存訪問控制，支持大量硬體(包括X86，Alpha、ARM和Motorola等現有的大部分晶元)等特性的一種通用操作系統。其程序源碼全部公開，任何人可以修改並在GUN通用公共許可證(GNU General Public License)下發行。這樣，開發人員可以對操作系統進行定製，適應其特殊需要。
3、 WINDOWS帶有Unix用戶熟悉的完善的開發工具，幾乎所有的Unix系統的應用軟體都已移植到了WINDOWS上。WINDOWS還提供了強大的網路功能，有多種可選擇窗口管理器(X Windows)。其強大的語言編譯器GCC，C++等也可以很容易得到，不但成熟完善，而且使用方便。
四、內核WINDOWS的建立
完整的內核WINDOWS解決方案應包括內核WINDOWS操作系統內核、運行環境、圖形化界面和應用軟體等。由於內核設備的特殊要求，內核WINDOWS解決方案中的內核、環境、GUI等都與標准WINDOWS有很大不同，其主要挑戰是如何在狹小的FLASH、ROM和內存中實現高質量的任務實時調度、圖形化顯示、網路通信等功能。
1、 精簡內核
WINDOWS內核有自己的結構體系，其中進程管理、內存管理和文件系統是其最基本的3個子系統。圖1簡單表示了它的框架。用戶進程可直接通過系統調用或者函數庫來訪問內核資源。正因為WINDOWS內核具有這樣的結構，因此修改內核時必須注意各個子系統之間的協調。
內核WINDOWS內核一般由標准WINDOWS內核裁剪而來。用戶可根據需求配置系統，剔除不需的服務功能、文件系統和設備驅動。經過裁剪、壓縮後的系統內核一般只有300k左右，十分適合內核設備。同標准WINDOWS不同的是內核WINDOWS必須要實現從FLASH或ROM的啟動。標准WINDOWS啟動代碼實現了系統初始化和從軟盤、硬碟O盤區引導內核。內核WINDOWS一般保存在FLASH或ROM中，標准LILO無法引導。在支持直接從FLASH設備引導的系統中，如華恆公司的uCWINDOWS，引導程序主要完成對硬體系統的初始化工作和操作系統的解壓、移位工作。在不支持直接從FLASH引導的系統中，FLASH設備只能作為非引導磁碟使用。此時，可採用先從硬碟或軟盤載入一個小操作系統，如內核DOS，然後再執行"Loadlin"載入程序從FLASH引導內核WINDOWS。
對標准WINDOWS的修改主要是虛擬內存和調度程序部分的改動。因為標准WINDOWS系統使用虛擬內存管理的目的是為了能同時運行多個進程，但是這樣每個待運行的進程所能分配的CPU時間片就受限制，資源的使用效率就低。這樣對於實時性要求較高的內核系統來說，實時任務往往要求CPU具有很高的突發處理能力，即在有些時候需要極高的處理效率，因此需要屏蔽內核的虛擬內存管理機制。對於無硬碟設備的內核系統，不必採用虛存管理。強實時需求的內核應用可以通過修改任務調度模塊實現，主要是在內核和設備驅動程序中加入了許多切換點。在該點處，系統檢測是否存在未處理的緊急中斷，有則剝奪內核的運行，及時處理中斷。實現實時性服務的一個較好的方法是在標準的WINDOWS內核上增加一個實時內核，標准WINDOWS內核作為一個任務運行於實時內核上，強實時性任務也直接運行在實時內核上，如RT-WINDOWS等。
文件系統是內核WINDOWS操作系統必不可少的。但標准WINDOWS支持大量的文件系統，因此除了滿足系統的正常運行需要而保留一種外，其它的全部可以刪除，利用原有的設置選項可以移除。一般內核設備文件系統主要使用RamDisk技術和網路文件系統技術。RamDisk可駐留於Flash，運行時載入到內存中。
2、 精簡運行環境
WINDOWS通常的運行環境指用戶運行任何應用的基礎設施，主要包括函數庫和基本命令集等。標准WINDOWS系統同時向用戶提供了靜態和動態函數庫。靜態函數庫在生成應用時直接鏈接到用戶應用中。動態庫在應用運行時才鏈接。由於內核系統應用一般都是在開發平台上預先生成的，因此內核系統只需向應用提供動態函數庫。WINDOWS應用運行所需的函數庫主要有C庫、數學庫、線程庫、加密庫、網路通信庫等。其中最基本的是C語言的運行庫glib。這個庫主要完成基本的輸入輸出，內存訪問，文件處理。一個標準的glib庫大約要1200kB存儲空間，考慮到內核WINDOWS內核往往很小，這種運行庫實在太大，我們做了一些精簡的工作，方法有兩種：(1)、使用靜態連接的方法，完全不使用運行庫動態連接；(2)、對這個庫的函數進行精簡。
在一個桌面系統上，使用動態連接可以帶來許多好處。使用動態連接庫，可以讓應用程序跟函數庫的更新、升級分離，便於維護，可以讓同時運行的多個程序共享一段代碼。但是，在內核系統中，很少有多個程序並行的可能，程序的維護，尤其是庫函數的維護更新是不常見的。這時，使用靜態連接的優勢就極為明顯。因為靜態連接可以只將庫中用到的部分連接進程序。在應用程序較少(小於5)的情況下，靜態連接可以達到較好的結果。為了便於將來擴充的需要，我們也採用第二種方法，針對我們的需要，對庫函數的內容進行精簡，只保留一些基本功能，還有一種方法是採用其它的C語言運行庫。但是這些庫對兼容性影響很大。
基本命令集同樣是運行用戶應用的基礎，主要包括初始化進程init，終端獲取getty、Shell和基本命令等。內核系統的啟動過程可能與標准WINDOWS不同，例如跳過登錄過程直接啟動GUI等。這就要求修改init，getty等。標准WINDOWS命令集同樣由於體積問題無法直接應用於內核環境。目前，小命令集的解決方法主要有集成方法和匯編方法兩種。集成方法採用集成公共部分減少命令集整體體積，用C實現，有較好的平台移植性；匯編方法則採用匯編編程減少每個命令的體積．這樣可使體積很小但其平台移植性較差。
3、 內核WINDOWS下的GUI
GUI在內核系統或者實時系統中的地位越來越重要，比如PDA、DVD播放機、WAP手機等，都需要一個完整．漂亮的圖形用戶界面。這些系統對GUI的基本要求包括：(1)、輕型、佔用資源少；(2)、高性能；(3)、高可靠性；(4)、可配置。這些也成為評價內核系統的重要指標。目前，內核WINDOWS上的GUI主要有winCE、Micro Window、緊縮的X Window、MiniGUI(國內做得較好的自由軟體之一)。標准WINDOWS的Xfree86由於體積龐大，運行環境要求高，無法運行於內核環境。內核GUI主要通過削減功能，降低性能來實現體積小和佔用資源少。目前內核WINDOWS上的GUI環境主要有兩類：X類和win32類。X類GUI分為服務方和客戶方兩方。伺服器方提供滑鼠、鍵盤處理和顯示功能，客戶方是用戶應用，服務方和客戶方通過socket介面和X協議通信。採用該方式十分有利於遠程網路圖形化服務，客戶方和服務方可通過網路實現X協議和圖形顯示。典型的X類GUI有Micro Window、緊縮的X Window等。win32類的GUI不存在客戶方和服務方，每個任務都自成一體，任何任務間的切換、事件分發由專門的管理任務負責。如wiCE、MiniGUI就是類似於win32類的GUI。
五、當前流行的幾種內核WINDOWS系統
除了智能數字終端領域以外，WINDOWS在移動計算平台、智能工業控制、金融業終端系統，甚至軍事領域都有著廣泛的應用前景。這些WINDOWS被統稱為"內核WINDOWS"。
1、RT-WINDOWS
這是由美國墨西哥理工學院開發的內核WINDOWS操作系統。到目前為止，RT-WINDOWS已經成功地應用於太空梭的空間數據採集、科學儀器測控和電影特技圖像處理等廣泛領域。RT-WINDOWS開發者並沒有針對實時操作系統的特性而重寫WINDOWS的內核，因為這樣做的工作量非常大，而且要保證兼容性也非常困難。為此，RT-WINDOWS提出了精巧的內核，並把標準的WINDOWS核心作為實時核心的一個進程，同用戶的實時進程一起調度。這樣對WINDOWS內核的改動非常小，並且充分利用了WINDOWS下現有的豐富的軟體資源。
2、uCWINDOWS
uCWINDOWS是Lineo公司的主打產品，同時也是開放源碼的內核WINDOWS的典範之作。uCWINDOWS主要是針對目標處理器沒有存儲管理單元MMU(Memory Management Unit) 的內核系統而設計的。它已經被成功地移植到了很多平台上。由於沒有MMU，其多任務的實現需要一定技巧。uCWINDOWS是一種優秀的內核WINDOWS版本，是micro-Conrol-WINDOWS的縮寫。它秉承了標准WINDOWS的優良特性，經過各方面的小型化改造，形成了一個高度優化的、代碼緊湊的內核WINDOWS。雖然它的體積很小，卻仍然保留了WINDOWS的大多數的優點：穩定、良好的移植性、優秀的網路功能、對各種文件系統完備的支持和標准豐富的API。它專為內核系統做了許多小型化的工作，目前已支持多款CPU。其編譯後目標文件可控制在幾百KB數量級，並已經被成功地移植到很多平台上。
3、Embedix
Embedix是由內核WINDOWS行業主要廠商之一Luneo推出的，是根據內核應用系統的特點重新設計的WINDOWS發行版本。Embedix提供了超過25種的WINDOWS系統服務，包括Web伺服器等。系統需要最小8MB內存，3MB ROM或快速快閃記憶體。Embedix基於WINDOWS 2.2內核，並已經成功地移植到了Intel x86和PowerPC處理器系列上。像其它的WINDOWS版本一樣，Embedix可以免費獲得。Luneo還發布了另一個重要的軟體產品，它可以讓在Windows CE上運行的程序能夠在Embedix上運行。Luneo還將計劃推出Embedix的開發調試工具包、基於圖形界面的瀏覽器等。可以說，Embedix是一種完整的內核WINDOWS解決方案。
4、XWINDOWS
XWINDOWS是由美國網虎公司推出，主要開發者是陳盈豪。他在加盟網虎幾個月後便開發出了基於XWINDOWS的、號稱是世界上最小的內核WINDOWS系統，內核只有143KB，而且還在不斷減小。XWINDOWS核心採用了"超字元集"專利技術，讓WINDOWS核心不僅可能與標准字元集相容，還含蓋了1 2個國家和地區的字元集。因此，XWINDOWS在推廣WINDOWS的國際應用方面有獨特的優勢。
5、PoketWINDOWS
由Agenda公司採用、作為其新產品"VR3PDA"的內核WINDOWS操作系統。它可以提供跨操作系統構造統一的、標准化的和開放的信息通信基礎結構，在此結構上實現端到端方案的完整平台。PoketWINDOWS資源框架開放，使普通的軟體結構可以為所有用戶提供一致的服務。PoketWINDOWS平台使用戶的視線從設備、平台和網路上移開，由此引發了信息技術新時代的產生。在PoketWINDOWS中，稱之為用戶化信息交換(CIE)，也就是提供和訪問為每個用戶需求而定製的"主題"信息的能力，而不管正在使用的設備是什麼。
6、MidoriWINDOWS
由Transmeta公司推出的MidoriWINDOWS操作系統代碼開放，在GUN普通公共許可(GPL)下發布，可以在http：//midori.transmeta.com上立即獲得。該公司有個名為"MidoriWINDOWS計劃"。"MidoriWINDOWS"這個名字來源於日本的"綠色"---Midori，用來反映其WINDOWS操作系統的環保外觀。
7、紅旗內核WINDOWS
由北京中科院紅旗軟體公司推出的內核WINDOWS是國內做得較好的一款內核操作系統。目前，中科院計算所自行開發的開放源碼的內核操作系統---Easy Embedded OS(EEOS)也已經開始進入實用階段了。該款內核操作系統重點支持p-Java。系統目標一方面是小型化，另一方面能重用WINDOWS的驅動和其它模塊。由於有中科院計算所的強大科研力量做後盾，EEOS有望發展成為功能完善、穩定、可靠的國產內核操作系統平台。
六、結束語
由於WINDOWS是一個內核源代碼開放、具備一整套工具鏈、有強大的網路支持及成本低廉的操作系統，因此內核WINDOWS自誕生起就秉承了這眾多獨特優勢，這使它正在並越來越多地受到人們的關注。據Even Data數據顯示，期望使用內核WINDOWS的用戶從2001年的11％增到2002年27％，而同期Vxwork只是從16％到18％，Win CE從9％到14％。另外，在內核WINDOWS的各種應用市場中，通信(語音和數據)名列第一，2000年的銷售額是1300萬美元，而2005年預計將達到1.26億美元，可以預見，內核WINDOWS將在未來的通信用內核操作系統中占據強有力的地位
WINDOWS是目前十分火爆的操作系統。它是由芬蘭赫爾辛基大學的一個大學生Linus B. Torvolds在1991年首次編寫的。標志性圖標是一個可愛的小企鵝。
WINDOWS是一種類Unix系統，Linus當時編寫它的目的是為了替代一種名叫Minix的操作系統。Minix是由一個名叫Andrew Tannebaum的計算機教授編寫的，當時由於Unix是一個商業軟體，其源代碼是不能拿來進行教學的，Andrew教授就自己編寫了一個系統用於教學。最
初的Minix用一張軟盤就能裝下，麻雀雖小、五臟俱全，Minix具有一般操作系統的特徵，它同時兼容Unix系統。
WINDOWS是一個免費的操作系統，用戶可以免費獲得其源代碼，並能夠隨意修改。它是在共用許可證GPL(General Public License)保護下的自由軟體，也有好幾種版本，如Red Hat WINDOWS、Slackware，以及國內的Xteam WINDOWS等。
WINDOWS具有許多Unix系統的功能和特點，能夠兼容Unix，但無需支付Unix高額的費用。比如一個Unix程序員在單位可以在Unix系統上進行工作，回到家裡在WINDOWS系統上也能完成同樣的工作，而不必重新購買Unix。要知道Unix的價格比常見的Windows要高出若干倍，和WINDOWS的低廉更是相距甚遠。
WINDOWS的應用也十分廣泛。Sony最新的PS2游戲機就採用了WINDOWS作為系統軟體，使PS2搖身一變，成為了一台WINDOWS工作站。著名的電影《泰坦尼克號》的數字技術合成工作就是利用100多台WINDOWS伺服器來完成的。
2001年8月17日，WINDOWS發布了最新的WINDOWS 2.4.9版，它也已經十歲了。
WINDOWS的優點
WINDOWS的流行是因為它具有許多誘人之處。
1、完全免費
WINDOWS是一款免費的操作系統，用戶可以通過網路或其他途徑免費獲得，並可以任意修改其源代碼。這是其他的操作系統所做不到的。正是由於這一點，來自全世界的無數程序員參與了WINDOWS的修改、編寫工作，程序員可以根據自己的興趣和靈感對其進行改變。這讓WINDOWS吸收了無數程序員的精華，不斷壯大。
2、完全兼容POSIX 1.0標准
這使得可以在WINDOWS下通過相應的模擬器運行常見的DOS、Windows的程序。這為用戶從Windows轉到WINDOWS奠定了基礎。許多用戶在考慮使用WINDOWS時，就想到以前在Windows下常見的程序是否能正常運行，這一點就消除了他們的疑慮。
3、多用戶、多任務
WINDOWS支持多用戶，各個用戶對於自己的文件設備有自己特殊的權利，保證了各用戶之間互不影響。多任務則是現在電腦最主要的一個特點，WINDOWS可以使多個程序同時並獨立地運行。
4、良好的界面
WINDOWS同時具有字元界面和圖形界面。在字元界面用戶可以通過鍵盤輸入相應的指令來進行操作。它同時也提供了類似Windows圖形界面的X-Windows系統，用戶可以使用滑鼠對其進行操作。在X-Windows環境中就和在Windows中相似，可以說是一個WINDOWS版的Windows。
5、豐富的網路功能
互聯網是在Unix的基礎上繁榮起來的，WINDOWS的網路功能當然不會遜色。它的網路功能和其內核緊密相連，在這方面WINDOWS要優於其他操作系統。在WINDOWS中，用戶可以輕松實現網頁瀏覽、文件傳輸、遠程登陸等網路工作。並且可以作為伺服器提供WWW、FTP、E-Mail等服務。
6、可靠的安全、穩定性能
WINDOWS採取了許多安全技術措施，其中有對讀、寫進行許可權控制、審計跟蹤、核心授權等技術，這些都為安全提供了保障。WINDOWS由於需要應用到網路伺服器，這對穩定性也有比較高的要求，實際上WINDOWS在這方面也十分出色。
7、支持多種平台
WINDOWS可以運行在多種硬體平台上，如具有x86、680x0、SPARC、Alpha等處理器的平台。此外WINDOWS還是一種內核操作系統，可以運行在掌上電腦、機頂盒或游戲機上。2001年1月份發布的WINDOWS 2.4版內核已經能夠完全支持Intel 64位晶元架構。同時WINDOWS也支持多處理器技術。多個處理器同時工作，使系統性能大大提高。
WINDOWS的不足
由於在現在的個人電腦操作系統行業中，微軟的Windows系統仍然佔有大部分的份額，絕大多數的軟體公司都支持Windows。這使得Windows上的應用軟體應有盡有，而其他的操作系統就要少一些。許多用戶在換操作系統的時候都會考慮以前的軟體能否繼續使用，換了操作系統後是否會不方便。雖然WINDOWS具有DOS、Windows模擬器，可以運行一些Windows程序，但Windows系統極其復雜，模擬器所模擬的運行環境不可能完全與真實的Windows環境一模一樣，這就使得一些軟體無法正常運行。
許多硬體設備面對WINDOWS的驅動程序也不足，不少硬體廠商是在推出Windows版本的驅動程序後才編寫WINDOWS版的。但一些大硬體廠商在這方面做得還不錯，他們的WINDOWS版驅動程序一般都推出得比較及時。
軟體支持的不足是WINDOWS最大的缺憾，但隨著WINDOWS的發展，越來越多的軟體廠商會支持WINDOWS，它應用的范圍也越來越廣。這只小企鵝的前景是十分光明的。
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function [Zp,Y1p,Y2p,Y3p,Xp,LC1,LC2]=JSPGA(M,N,Pm,T,P)
%--------------------------------------------------------------------------
% JSPGA.m
% 車間作業調度問題遺傳演算法
%--------------------------------------------------------------------------
% 輸入參數列表
% M 遺傳進化迭代次數
% N 種群規模(取偶數)
% Pm 變異概率
% T m×n的矩陣，存儲m個工件n個工序的加工時間
% P 1×n的向量，n個工序中，每一個工序所具有的機床數目
% 輸出參數列表
% Zp 最優的Makespan值
% Y1p 最優方案中，各工件各工序的開始時刻，可根據它繪出甘特圖
% Y2p 最優方案中，各工件各工序的結束時刻，可根據它繪出甘特圖
% Y3p 最優方案中，各工件各工序使用的機器編號
% Xp 最優決策變數的值，決策變數是一個實數編碼的m×n矩陣
% LC1 收斂曲線1，各代最優個體適應值的記錄
% LC2 收斂曲線2，各代群體平均適應值的記錄
% 最後，程序還將繪出三副圖片：兩條收斂曲線圖和甘特圖（各工件的調度時序圖）
%第一步：變數初始化
[m,n]=size(T);%m是總工件數，n是總工序數
Xp=zeros(m,n);%最優決策變數
LC1=zeros(1,M);%收斂曲線1
LC2=zeros(1,N);%收斂曲線2
%第二步：隨機產生初始種群
farm=cell(1,N);%採用細胞結構存儲種群
for k=1:N
X=zeros(m,n);
for j=1:n
for i=1:m
X(i,j)=1+(P(j)-eps)*rand;
end
end
farm{k}=X;
end
counter=0;%設置迭代計數器
while counter
%第三步：交叉
newfarm=cell(1,N);%交叉產生的新種群存在其中
Ser=randperm(N);
for i=1:2:(N-1)
A=farm{Ser(i)};%父代個體
B=farm{Ser(i+1)};
Manner=unidrnd(2);%隨機選擇交叉方式
if Manner==1
cp=unidrnd(m-1);%隨機選擇交叉點
%雙親雙子單點交叉
a=[A(1:cp,:);B((cp+1):m,:)];%子代個體
b=[B(1:cp,:);A((cp+1):m,:)];
else
cp=unidrnd(n-1);%隨機選擇交叉點
a=[A(:,1:cp),B(:,(cp+1):n)];%雙親雙子單點交叉
b=[B(:,1:cp),A(:,(cp+1):n)];
end
newfarm{i}=a;%交叉後的子代存入newfarm
newfarm{i+1}=b;
end
%新舊種群合並
FARM=[farm,newfarm];
%第四步：選擇復制
FITNESS=zeros(1,2*N);
fitness=zeros(1,N);
plotif=0;
for i=1:(2*N)
X=FARM{i};
Z=COST(X,T,P,plotif);%調用計算費用的子函數
FITNESS(i)=Z;
end
%選擇復制採取兩兩隨機配對競爭的方式，具有保留最優個體的能力
Ser=randperm(2*N);
for i=1:N
f1=FITNESS(Ser(2*i-1));
f2=FITNESS(Ser(2*i));
if f1<=f2
farm{i}=FARM{Ser(2*i-1)};
fitness(i)=FITNESS(Ser(2*i-1));
else
farm{i}=FARM{Ser(2*i)};
fitness(i)=FITNESS(Ser(2*i));
end
end
%記錄最佳個體和收斂曲線
minfitness=min(fitness)
meanfitness=mean(fitness)
LC1(counter+1)=minfitness;%收斂曲線1，各代最優個體適應值的記錄
LC2(counter+1)=meanfitness;%收斂曲線2，各代群體平均適應值的記錄
pos=find(fitness==minfitness);
Xp=farm{pos(1)};
%第五步：變異
for i=1:N
if Pm>rand;%變異概率為Pm
X=farm{i};
I=unidrnd(m);
J=unidrnd(n);
X(I,J)=1+(P(J)-eps)*rand;
farm{i}=X;
end
end
farm{pos(1)}=Xp;
counter=counter+1
end
%輸出結果並繪圖
figure(1);
plotif=1;
X=Xp;
[Zp,Y1p,Y2p,Y3p]=COST(X,T,P,plotif);
figure(2);
plot(LC1);
figure(3);
plot(LC2);