13人工智能與專家系統(tǒng)(xxxx)(編輯修改稿)
2025-03-16 12:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 4 遺傳算法的應(yīng)用步驟 遺傳算法提供了一種求解復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題的通用框架 ， 它不依賴于問題的領(lǐng)域和種類 。 對一個需要進行優(yōu)化和計算的實際應(yīng)用問題 ， 一般可按下述步驟來求解問題的遺傳算法 。 遺傳算法的準(zhǔn)備工作： 1） 確定表示方案 。 2）確定適應(yīng)值的度量 。 3）確定控制該算法的參數(shù)和變量 。 4）確定怎樣指定結(jié)果及程序運行結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。 27 4 遺傳算法的應(yīng)用步驟 遺傳算法提供了一種求解復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題的通用框架 。 對于具體問題 ， 可按下述步驟來構(gòu)造： ? ①確定決策變量及其各種約束條件，即確定出個體的表現(xiàn)型 X和問題的解空間； ? ②建立優(yōu)化模型，即描述出目標(biāo)函數(shù)的類型及其數(shù)學(xué)描述形式或量化方法； 28 4 遺傳算法的應(yīng)用步驟 ? ③ 確定表示可行解的染色體編碼方法 ，即確定出個體的基因型 X及遺傳算法的搜索空間； ? ④ 確定解碼方法 ， 即確定出由個體基因型 X到個體表現(xiàn)型 X的對應(yīng)關(guān)系或轉(zhuǎn)換方法； ? ⑤確定個體適應(yīng)度的量化評價方法，即確定出由目標(biāo)函數(shù)值 到個體適應(yīng)度的轉(zhuǎn)換規(guī)則； )(Xf29 4 遺傳算法的應(yīng)用步驟 ? ⑥ 設(shè)計遺傳算子 ， 即確定出選擇運算 、交叉運算 、 變異運算等遺傳算子的具體操作方法； ? ⑦確定遺傳算法的有關(guān)運行參數(shù)，即確定出遺傳算法的 等參數(shù)。 mc ppTM 、30 基本遺傳算法流程圖 引入新個體 變 異 隨機創(chuàng)建初始群體 自然選擇 復(fù)制、雜交 顯示結(jié)果 結(jié)束 是 否 是否滿足選中標(biāo)準(zhǔn)？ 計算群體中每個個體的適應(yīng)值 31 遺傳算法舉例 問題：求 （ 1）編碼： 此時取均長為 5，每個染色體 （ 2）初始群體生成：群體大小視情況而定，此處設(shè)置為 4，隨機產(chǎn)生四個個體： 編碼： 01101， 11000， 01000， 10011 解碼： 13 24 8 19 適應(yīng)度： 169 576 64 361 （ 3）適應(yīng)度評價： ]31,0[,)( 2 ?? xxxfMa x 11111~00000?x 5}1,0{2)( xxfitness ?32 （ 4）選擇：選擇概率 個體： 01101， 11000， 01000， 10011 適應(yīng)度： 169 576 64 361 選擇概率： 選擇結(jié)果： 01101， 11000， 11000， 10011 （ 5）交叉操作：發(fā)生交叉的概率較大 哪兩個個體配對交叉是隨機的 交叉點位置的選取是隨機的（單點交叉） 0110 1 01100 11 000 11 011 1100 0 11001 10 011 10 000 ffP ii ?? /1170?? f ...,?cP33 （ 6）變異：發(fā)生變異的概率很小 （ 7）新群體的產(chǎn)生： 保留上一代最優(yōu)個體，一般為 10%左右，至少 1個 用新個體取代舊個體，隨機取代或擇優(yōu)取代。 11000， 11011， 11001， 10011 （ 8）重復(fù)上述操作： 說明： GA的終止條件一般人為設(shè)置； GA只能求次優(yōu)解或滿意解。 分析：按第二代新群體進行遺傳操作，若無變異，永遠(yuǎn)也找不到最優(yōu)解 —— 擇優(yōu)取代有問題。 若隨機的將個體 01101選入新群體中，有可能找到最優(yōu)解。 ?mP34 第一代種群 S1中各染色體的情況 染色體 適應(yīng)度 選擇概率 積累概率 估計被選中次數(shù) s 1 = 0 1 1 0 1 169 0 .1 4 0 .1 4 1 s 2 = 1 1 0 0 0 576 0 .4 9 0 .6 3 2 s 3 = 0 1 0 0 0 64 0 .0 6 0 .6 9 0 s 4 = 1 0 0 1 1 361 0 .3 1 1 .0 0 1 35 選擇 復(fù)制 設(shè)從區(qū)間［ 0, 1］中產(chǎn)生 4個隨機數(shù)如下 : r1=, r2=, r3=, r4= 按賭輪選擇法，染色體 s1, s2, s3, s4的被選中次數(shù)依次為： 1, 2, 0, 1。于是，經(jīng)復(fù)制得群體： s1’ =11000（ 24） , s2’ =01101（ 13） , s3’ =11000（ 24） , s4’ =10011（ 19） 可以看出，在第一輪選擇中適應(yīng)度最高的染色體 s2被選中兩次，因而被復(fù)制兩次；而適應(yīng)度最低的染色體 s3一次也沒有選中而遭淘汰。 36 交叉 設(shè)交叉率 pc=100%， 即 S1中的全體染色體都參加交叉運算
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