遺傳算法原理與應(yīng)最初級(jí)-閱讀頁(yè)
2025-06-04 22:30本頁(yè)面
【正文】 通常，種群太小則不能提供足夠的采樣點(diǎn)，以致算法性能很差；種群太大，盡管可以增加優(yōu)化信息，阻止早熟收斂的發(fā)生，但無疑會(huì)增加計(jì)算量，造成收斂時(shí)間太長(zhǎng)，表現(xiàn)為收斂速度緩慢。如果在算法中采用最優(yōu)保存策略，即將父代群體中最佳個(gè)體保留下來，不參加交叉和變異操作，使之直接進(jìn)入下一代，最終可使遺傳算法以概率 1收斂于全局最優(yōu)解。交叉概率太大時(shí)，種群中個(gè)體更新很快，會(huì)造成高適應(yīng)度值的個(gè)體很快被破壞掉；概率太小時(shí)，交叉操作很少進(jìn)行，從而會(huì)使搜索停滯不前，造成算法的不收斂。但是，變異概率太小則很難產(chǎn)生新模式，變異概率太大則會(huì)使遺傳算法成為隨機(jī)搜索算法。通過這些遺傳操作，模式逐步向較好的方向進(jìn)化，最終得到問題的最優(yōu)解。 遺傳算法的改進(jìn)途徑 （ 1） 對(duì)編碼方式的改進(jìn) （ 2） 對(duì)遺傳算子 的改進(jìn) （ 3） 對(duì)控制參數(shù)的改進(jìn) （ 4） 對(duì)執(zhí)行策略的改進(jìn) 對(duì)編碼方式的改進(jìn) 二進(jìn)制編碼優(yōu)點(diǎn)在于編碼 、 解碼操作簡(jiǎn)單 ， 交叉 、 變異等操作便于實(shí)現(xiàn) ， 缺點(diǎn)在于精度要求較高時(shí) ， 個(gè)體編碼串較長(zhǎng) ，使算法的搜索空間急劇擴(kuò)大 ， 遺傳算法的性能降低 。 對(duì)遺傳算子 的改進(jìn) 排序選擇 均勻交叉 逆序變異 （ 1） 對(duì)群體中的所有個(gè)體按其適應(yīng)度大小進(jìn)行降序排序； （ 2） 根據(jù)具體求解問題，設(shè)計(jì)一個(gè)概率分配表，將各個(gè)概率值按上述排列次序分配給各個(gè)個(gè)體； （ 3） 以各個(gè)個(gè)體所分配到的概率值作為其遺傳到下一代的概率，基于這些概率用賭盤選擇法來產(chǎn)生下一代群體。 對(duì)遺傳算子 的改進(jìn) 排序選擇 均勻交叉 逆序變異 變異前： 3 4 8 | 7 9 6 5 | 2 1 變異前： 3 4 8 | 5 6 9 7 | 2 1 對(duì)控制參數(shù)的改進(jìn) Schaffer建議的最優(yōu)參數(shù)范圍是： M = 20100， T = 100500， Pc = ， Pm = 。 對(duì)執(zhí)行策略的改進(jìn) 混合遺傳算法 免疫遺傳算法 小生境遺傳算法 單親遺傳算法 并行遺傳算法 三、遺傳算法的應(yīng)用 遺傳算法的應(yīng)用領(lǐng)域 遺傳算法的應(yīng)用示例 遺傳算法的應(yīng)用領(lǐng)域 （ 1）組合優(yōu)化 （ 2）函數(shù)優(yōu)化 （ 3）自動(dòng)控制 （ 4）生產(chǎn)調(diào)度 （ 5）圖像處理 （ 6）機(jī)器學(xué)習(xí) （ 7）人工生命 （ 8）數(shù)據(jù)挖掘 遺傳算法應(yīng)用于組合優(yōu)化 隨著問題規(guī)模的增大，組合優(yōu)化問題的搜索空間也急劇擴(kuò)大，有時(shí)在計(jì)算機(jī)上用枚舉法很難甚至不可能求出其最優(yōu)解。 遺傳算法的應(yīng)用示例 彈藥裝載問題（ Ammunition Loading Problem，簡(jiǎn)稱 ALP），就是在滿足各類通用彈藥運(yùn)輸規(guī)程和安全性的前提下，如何將一批通用彈藥箱裝入軍用運(yùn)輸工具，使得通用彈藥的裝載效率達(dá)到最大值的問題。 AGSAA的編碼方式 AGSAA采用二進(jìn)制編碼方式 ， 每一個(gè)二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)一個(gè)待裝彈藥箱 ， 若為１ ， 表示該彈藥箱裝入運(yùn)輸工具 ， 為０則不裝 。 適應(yīng)度函數(shù)主要考慮兩個(gè)方面 ， 即載重率和積載率 ， 對(duì)這兩個(gè)因素加權(quán) ， 來計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)值 。 （ 2）定序規(guī)則（ Ordering rule） 定序規(guī)則是指用來確定彈藥箱放入運(yùn)輸工具裝載空間先后順序的規(guī)則。 交叉算子的選擇 由于 AGSAA是采用將彈藥箱的編號(hào)排列成串來進(jìn)行編碼的，如果個(gè)體交叉采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行，就有可能使個(gè)體的編碼產(chǎn)生重復(fù)基因（即一個(gè)彈藥箱編號(hào)在一個(gè)個(gè)體中出現(xiàn)兩次以上），從而產(chǎn)生不符合條件的個(gè)體，因此，AGSAA采用的是部分映射交叉算子。A
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