進化策略與進化規(guī)劃的異同

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1、進化策略與進化規(guī)劃的異同摘要：進化策略與進化規(guī)劃同屬于模擬進化優(yōu)化方法中的重要分支，它們以特有的運算方式在求解復雜的、常規(guī)優(yōu)化方法難以處理的優(yōu)化問題上顯示了一定的優(yōu)勢。進化策略與進化規(guī)劃在很多方面存在著相似性，為了更好地挖掘、理解兩種方法的優(yōu)化本質(zhì)，有必要對這兩種方法的異同之處加以闡述關鍵詞：模擬進化優(yōu)化方法；進化策略；進化規(guī)劃中圖分類號：TP301文獻標識碼：A文章編號：16727800(XX年代中后期出現(xiàn)了進化策略與進化規(guī)劃方法，并被用于電力系統(tǒng)的優(yōu)化計算，比如遺傳算法用于地區(qū)電網(wǎng)的無功優(yōu)化。進化策略與進化規(guī)劃方法都是模擬自然界中生物的進化規(guī)律，理論基礎是達爾文的進化論?！拔锔偺煅?/p>

2、，優(yōu)勝劣汰”實際上就描述了一種強壯的搜索、競爭與優(yōu)化機理。生物進化的歷史可以用群體和種族內(nèi)部或其之間所發(fā)生的物理過程來解釋。從大的方面來講，包括：繁殖、變異、競爭和選擇。因此，在對生物進化過程進行模擬時，就應在總體上抽象地描述這幾個過程°xx年代初期，一些學者開展了這方面的研究工作，并逐漸形成了一類具有鮮明特色的優(yōu)化方法,即模擬進化優(yōu)化方法（optimizationmethodbysimulatedevolution）或進化算法。目前，此類方法已發(fā)展了很多分支。其中，進化策略和進化規(guī)劃以其特有的運算方式在解決復雜的、高度非線性、不可微的實值優(yōu)化問題上具有一定的優(yōu)勢。兩種方法有很多的相似

3、之處，但也有區(qū)別，需進一步加以了解1進化策略與進化規(guī)劃基本流程1.1進化策略進化策略由德國學者I.Rechenberg和H.P.Schwefel提出，對極值優(yōu)化問題的求解有一定的優(yōu)勢。進化策略的主要執(zhí)行步驟為：①編碼：對要求解的問題以數(shù)字串的方式進行編碼（由目標參數(shù)和策略參數(shù)組成），計算適合度值；②判斷是否滿足終止條件。如滿足則輸出結果；否則執(zhí)行下述步驟：③選擇n個父代參與繁殖；④按給定的方式執(zhí)行交叉操作（可選）；⑤按基于高斯分布的擾動執(zhí)行變異操作；⑥產(chǎn)生m個子代，并計算適合度值（m>n）；⑦返回步驟（b）1?2進化規(guī)劃進化規(guī)劃由美國學者L.J.Fogel提出，同進化策略類似，適用于解

4、決目標函數(shù)或約束條件不可微的復雜的非線性實值連續(xù)優(yōu)化問題。進化規(guī)劃與進化策略在原理上相似，但在具體實現(xiàn)方面有差別。其中最為顯著的區(qū)別是進化規(guī)劃中不采用交叉算子，僅通過變異操作來維持兩代之間的聯(lián)系。其基本步驟為：①編碼：對要求解的問題以數(shù)字串的方式進行編碼（由目標參數(shù)和策略參數(shù)組成），計算適合度值；②判斷是否滿足終止條件。如滿足則輸出結果；否則執(zhí)行下述步驟；③選擇n個父代參與繁殖；④按基于高斯分布的擾動執(zhí)行變異操作；⑤產(chǎn)生n個子代，并計算適合度值；⑤返回步驟⑹2進化策略與進化規(guī)劃的關系單從進化策略與進化規(guī)劃的解題步驟就能看出，它們有很多的相似之處。進化策略與進化規(guī)劃在編碼方面，不像傳統(tǒng)遺

5、傳算法那樣需要對要求解的問題進行0-1編碼和解碼，而是直接對所要求解的問題進行編碼，即直接將優(yōu)化問題的解表示為數(shù)字串的形式，不需要特定的編碼和譯碼進化策略和進化規(guī)劃均采用同樣的變異操作方式，即變異時，對父代中的個體加上一個服從均值為0,標準差為的高斯分布隨機變量。標準差是變化的，編碼時屬于染色體串中的一部分。由高斯分布曲線可知，高斯分布的方差反映了分布分散的程度，對適合度越大的個體，其變異量應越小，而適合度越小的個體，其變異量應越大，這符合生物進化過程進化策略與進化規(guī)劃因其直接的編碼方式以及特別的種群變異方式，使得該兩種方法求解復雜的優(yōu)化問題，特別是實值優(yōu)化問題時，速度快，求解高效3進

6、化策略與進化規(guī)劃的差別實際應用時，進化策略與進化規(guī)劃的差別主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①進化策略中的交叉算子是可選的；如需要進行交叉運算時，采用類似遺傳算法的處理方法，如離散交叉或中值交叉方式。進化規(guī)劃本身就沒有交叉算子，這也是該兩種方法最本質(zhì)的區(qū)別；②在父代選擇方面：進化策略采用概率選擇的方式形成父代，通常根據(jù)均與隨機分布的方式抽取父代個體，這樣每一個父代個體都能以同樣的概率被選中。進化規(guī)劃則采用確定性的方式，即當前種群中的每一個父代都要經(jīng)過變異來產(chǎn)生子代；③在具體變異表達式方面，進化策略與進化規(guī)劃也存在差別，主要體現(xiàn)在：設染色體編碼結構為XI,X2,,Xn,o1,o2,,on對于進化策

7、略，其父代變異過程為：o'i二oi•；exp(L•；N(0,l)+t•；Ni(0,1))X，i二Xi+o，i•；Ni(0,1)其中，和T為學習率參數(shù)，通常T001/(2n)l/2andLool/(2nl/2)l/2而對于進化規(guī)劃，其父代變異過程為：o，i二。i•；(l+a•；N(0,l))X，i=Xi+o'•；N(0,l)通常a?0?2④在生存選擇方面，即新的子代生成后，如何