• 遗传算法!


    一.什么是遗传算法?
    遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA)起源于对生物系统所进行的计算机模拟研究,是一种随机全局搜索优化方法,它模拟了自然选择和遗传中发生的复制、交叉(crossover)和变异(mutation)等现象,从任一初始种群(Population)出发,通过随机选择、交叉和变异操作,产生一群更适合环境的个体,使群体进化到搜索空间中越来越好的区域,这样一代一代不断繁衍进化,最后收敛到一群最适应环境的个体(Individual),从而求得问题的优质解。

    二.遗传算法常用术语介绍:
    由于遗传算法是由进化论和遗传学机理而产生的搜索算法,所以在这个算法中会用到一些生物遗传学知识,下面是我们将会用一些术语:

    ① 染色体(Chromosome):染色体又可称为基因型个体(individuals),一定数量的个体组成了群体(population),群体中个体的数量叫做群体大小(population size)。

    ② 位串(Bit String):个体的表示形式。对应于遗传学中的染色体。

    ③ 基因(Gene):基因是染色体中的元素,用于表示个体的特征。例如有一个串(即染色体)S=1011,则其中的1,0,1,1这4个元素分别称为基因。

    特征值( Feature):在用串表示整数时,基因的特征值与二进制数的权一致;例如在串 S=1011 中,基因位置3中的1,它的基因特征值为2;基因位置1中的1,它的基因特征值为8。

    ⑤ 适应度(Fitness):各个个体对环境的适应程度叫做适应度(fitness)。为了体现染色体的适应能力,引入了对问题中的每一个染色体都能进行度量的函数,叫适应度函数。这个函数通常会被用来计算个体在群体中被使用的概率。

    ⑥ 基因型(Genotype):或称遗传型,是指基因组定义遗传特征和表现。对于于GA中的位串。

    ⑦ 表现型(Phenotype):生物体的基因型在特定环境下的表现特征。对应于GA中的位串解码后的参数。

    三.遗传算法基本过程介绍:
    基本遗传算法(也称标准遗传算法或简单遗传算法,Simple Genetic Algorithm,简称SGA)是一种群体型操作,该操作以群体中的所有个体为对象,只使用基本遗传算子(Genetic Operator):选择算子(Selection Operator)、交叉算子(Crossover Operator)和变异算子(Mutation Operator),其遗传进化操作过程简单,容易理解,是其它一些遗传算法的基础,它不仅给各种遗传算法提供了一个基本框架,同时也具有一定的应用价值。选择、交叉和变异是遗传算法的3个主要操作算子,它们构成了遗传操作,使遗传算法具有了其它方法没有的特点。

    其表示方法如下:

    其中,

    表示个体的编码方案

    表示个体适应度评价函数

    表示初始种群

    表示种群大小

    表示选择算子

    表示交叉算子

    表示变异算子

    表示遗传算法终止条件

    四.遗传算法的步骤
    1.染色体编码

    (1)编码

    解空间中的解在遗传算法中的表示形式。从问题的解(solution)到基因型的映射称为编码,即把一个问题的可行解从

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