優(yōu)化算法講ppt課件(已修改)
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【正文】 2022/6/3 1 第四章 遺傳算法的高級實現技術 2022/6/3 2 主要內容 ? 倒位算子 ? 二倍體與顯性操作算子 ? 變長度染色體遺傳算法 ? 小生境遺傳算法 ? 混合遺傳算法 2022/6/3 3 倒位算子 ? 定義：什么是倒位操作？ 所謂倒位操作（ Inverse Operation）是指顛倒個體編碼串隨機指定的二個基因座之間的基因排列順序，從而形成一個新的染色體。 2022/6/3 4 倒位算子 ? 具體操作過程 : ① 在個體編碼串中隨機指定二個基因座之后的位置為倒位點； ②以倒位概率 顛倒這二個倒位點之間的基因排列順序。 ip1 2 3 1 2 3 2022/6/3 5 倒位算子 ? 對二進制編碼個體進行倒位操作的示例： A： 1 1 0 ┊ 0 1 0 0 1 ┊ 1 0 A?： 1 1 0 ┊ 1 0 0 1 0 ┊ 1 0 倒位點 1 倒位點 2 倒位操作 倒位操作改變了個體編碼串的部分基因排列順序，其目的主要是為了能夠使遺傳算法更有利于生成較好的模式。 2022/6/3 6 倒位算子 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 21 23 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 S G ? 倒位算子應用實例 2022/6/3 7 倒位算子 ? 用遺傳算法進行機器人路徑規(guī)劃時，可取機器人移動過程中所經過柵格標號的順序排列來作為一個個體（一條行走路線）的表現形式，如下所示即表示一條行走路線： ? PATH： 0—— 3—— 9—— 13—— 29—— 39（虛線） 若在上述行走路線的第二個路徑和第三個路徑點之間進行倒位操作，可得到一條新的路線： ? PATH: 0—— 9—— 3—— 13—— 29—— 39（實線） 2022/6/3 8 二倍體與顯性操作算子 ? 二倍體結構的生物基礎 生物學中 ， 二倍體 是指含有二個同源基因組 (染色體 )的個體 。 二倍體是由兩個 同源染色體 構成的 ， 其中的每一個染色體都含有相同功能的基因信息 。 2022/6/3 9 二倍體結構的生物基礎 ? 二倍體結構中各個基因有 顯性基因 和 隱性基因之分，這二類基因使個體所呈現出的表現型由下述規(guī)則來決定（ 顯性規(guī)則 ）： 在每個基因座上，當兩個同源染色體其中之一的基因是顯性時，則該基因所對應的性狀表現為顯性；而僅當兩個同源染色體中對應基因皆為隱性時，該基因所對應的性狀才表現為隱性。 A b c D e f G A b C D e f G 二倍體結構 A b C D e f G 個體表現型 2022/6/3 10 二倍體結構的生物基礎 ? 二倍體的二個重要特性 ： ? 1） 二倍體的記憶能力 ， 它使得生物能夠記憶以前經歷過的環(huán)境及變化 ， 使得生物的遺傳進化過程能夠快速地適應環(huán)境的變化 。 這個特點在遺傳算法中的應用意義就在于 ， 使用二倍體結構的遺傳算法能夠解決動態(tài)環(huán)境下的復雜系統(tǒng)優(yōu)化問題 ， 而常規(guī)的遺傳算法卻不能很好地應用于動態(tài)環(huán)境 ， 它難于跟蹤環(huán)境的動態(tài)變化過程 。 ? 2） 顯性操作的魯棒性 ， 它使得即使隨機選擇了適應度不高的個體 ， 而在顯性操作的作用下 ， 能夠用其另一同源染色體對其進行校正 ， 從而避免這個有害選擇所帶來的不利之處 。 這個特點應用于遺傳算法中 ， 能有利于提高遺傳算法的運算效率 ． 維護好的搜索群體 。 2022/6/3 11 二倍體結構在遺傳算法中的實現方案 ? Hollstien提出了二倍體與顯性操作的 雙基因座顯性映射方法 ： 每個二進制基因用兩個基因來描述 ， 一個稱為函數基因 ， 取通常含義的 0或 1值；另一個稱為修飾基因 ， 取值為 M或 m， 其中 M表示顯性基因 ， m表示隱性基因 。 隨后， Hollstien將這種映射關系簡化為 單基因座顯性映射方法。 Hol
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