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《利用遺傳算法模擬進化優(yōu)化的仿真實驗.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、北京印刷學院學報ournaoeiingInstituteorintingJlfBjfP.1996年第l期o11996N利用遺傳算法模擬進化優(yōu)化的仿真實驗許文達(多媒體中心):,s摘要遺傳算法(GeneticAlgorithm簡稱GA)是一種基于自然選擇原理和自然。,,遺傳機制的新穎搜索算法它模擬自然界中的生命進化機理在復雜系統(tǒng)中能夠迅速實。,現特定目標的全局尋優(yōu)本文提供一種基于遺傳算法的函數尋優(yōu)實驗程序從中可以形象,地了解遺傳算法用于計算機求解問題的各種基本策略及效果體會到在復雜系統(tǒng)的設計中,遺傳算法較許多傳統(tǒng)搜索算法更有效的原因。
2、:關鍵詞遺傳算法優(yōu)化仿真.1己1會,JL二JJ二.。:onn1975遺傳算法最初是由美國密執(zhí)安大學的JhHHolafd教授在年提出的他首先發(fā)現按“”,。類似自然選擇的方式進化而來的計算機程序能夠解決復雜問題這種模仿生物進化過程的算法提出后,為困難問題求解的全局尋優(yōu)提供了一個新思路,并取得極大的成功。2遺傳算法的基本原理及主要特點.21遺傳算法的基本原理遺傳算法在搜索中需要解兩個關鍵問題:尋優(yōu)參數的編碼及性能指標評價。尋優(yōu)參數的編碼采用串聯、映射、無符號二進制編碼。遺傳算法首先將確定的尋優(yōu)參數在其各“”“”,自變化范圍內用o和1為代碼
3、的二進制數進行編碼位數的選擇則需兼顧分辨度和問題的復雜。:程度兩個方面一個參數P與二進制數b的線性映射如下bi。一ma二m:nP=Pm石一了哥又P一P十兀一戈“1夕—a二、in、,。mm其中PP分別為參數的上下限m為二進制代碼的位數這種二進制編碼是一種簡便的參數:收稿日期1995一05一20,、、,表示將所有尋優(yōu)參數二進制編碼串聯起來就建立了尋優(yōu)參數的串聯映射無符號二進制編碼這。是一種最常用的編碼形式編碼的性能指標評價,是通過解碼,運行所得到的參數的函數,并對其采用系統(tǒng)的特定目標函,。,ss數進行評價分配一個確定的適值a(iften
4、value)適值代表該碼串解決問題的質量和能力是系統(tǒng)進行控制的品質特性的量度。。遺傳算法的基本工作原理如圖1所示問題的尋優(yōu)參數集、、串聯映射無符號二進制編碼求取適值新種群~舊種群、、繁殖交叉變異新種群解碼得到優(yōu)化參數集實現問題滿意解圖1遺傳算法的基本工作流程:遺傳算法通常包含三個基本算子·reprouetioneetor繁殖(RdOp)·rossoreretor交叉(COp)·utationeretor變異(MOp),。遺傳算法最初是靠隨機產生一個N串m長度的種群每個串表示問題的一種解決可能利用,、、。每個串相應的目標函數值代表的適
5、值大小制定各種具體策略進行串的繁殖交叉變異等操作利用計算機很容易完成上述任務。繁殖是從一個舊種群中選擇生命力強的個體產生新一代種群的過程。繁殖需要一個“適者生存”的生態(tài)環(huán)境,可以通過競賽選擇的方法實現。在這種方式中,隨機決定的兩個碼串間為爭奪繁殖22權相互競爭。選擇的原則是參加競爭的碼串所具有的相應適度。通過繁殖,高適值的碼串,即能夠,,。取得優(yōu)良結果的碼串在新一代碼串中會得到大量的復制而低適值的碼串則因淘汰而減少新一代碼串放入交配池執(zhí)行交叉操作。,。交叉機制是對隨機確定的碼串混合重組實現碼串間的信息交換得到滿意的性能繁殖后的簡單交
6、叉過程可以分為三個步驟。,首先是從交配池隨機取出兩個繁殖后產生的新一代碼串然后將兩個碼串隨機選擇一個相同。:位置下面是兩個長度為16的二進制編碼串A和B的編碼圖A=111111111}1111111B=000000000}0000000最后,從交叉位置,按如下方式進行編碼的交換,獲得兩個新碼串刃和尸,A一111111111}0000000,刀一00000000011111121,。碼串刃通過碼串A的前部分和碼串B的后部分建立而碼串刀則反之,。,雖然交叉操作利用隨機選擇但不能認為它是一種貫穿搜索空間的隨機游動當與繁殖結合。,它成為交換
7、信息及產生高品質種群的有效方法繁殖與交叉給予遺傳算法主要搜索能力尤其是交叉,在遺傳算法中起著核心作用。,,,變異在遺傳算法中是第二位的且一般情況下產生概率較小但都是必不可少的其增強了遺傳算法尋找接近最優(yōu)解的能力。變異是特殊串位上數值偶發(fā)的改變,成為碼串中任何一位也不會長。。久失去的保證策略給定的碼串位置上缺少的某個編碼可由變異操作所產生的新一代重新建立例,,,如某一代中所有碼串的第3位均為。而在第3位上選擇1是決定獲得高品質的關鍵而無論遺,,傳或交叉操作都不能在后代中得到第3位為1時變異則會偶發(fā)引起第3位的。變?yōu)?從而使關。,,,鍵
8、的信息進入新的種群另外當種群規(guī)模較大時在交叉的基礎上引入適度的變異也能夠適當地提高遺傳算法的搜索效率。.22遺傳算法的主要特點,“”,,遺傳算法是基于自然遺傳機制的有力搜索算法根據優(yōu)勝劣汰原則利用概率判決從系統(tǒng)。,,信息交換中獲得問題
