第16章 基于GA的寻优计算.ppt

第十六章 MATLAB优化算法案例分析与应用 第16章 基于GA的寻优计算 第十六章 MATLAB优化算法案例分析与应用 16.1 遗传算法简介 遗传算法（Genetic Algorithm）是一类借鉴生物界的进化规律（适者生存，优胜劣汰遗传机制）演化而来的随机优化有哪些信誉好的足球投注网站方法。它是由美国的J. Holland教授1975年首先提出，其主要特点是直接对结构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力；采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优化的有哪些信誉好的足球投注网站空间，自适应地调整有哪些信誉好的足球投注网站方向，不需要确定的规则。遗传算法的这些性质，已被人们广泛地应用于组合优化、机器学习、信号处理、自适应控制和人工生命等领域。它是现代有关智能计算中的关键技术。 由于遗传算法的整体有哪些信誉好的足球投注网站策略和优化有哪些信誉好的足球投注网站方法在计算时不依赖于梯度信息或其它辅助知识，而只需要影响有哪些信誉好的足球投注网站方向的目标函数和相应的适应度函数，所以遗传算法提供了一种求解复杂系统问题的通用框架，它不依赖于问题的具体领域，所以广泛应用于许多科学。 第十六章 MATLAB优化算法案例分析与应用 16.1 遗传算法简介 随着应用领域的扩展，遗传算法的研究出现了几个引人注目的新动向： 一是基于遗传算法的机器学习，这一新的研究课题把遗传算法从历来离散的有哪些信誉好的足球投注网站空间的优化有哪些信誉好的足球投注网站算法扩展到具有独特的规则生成功能的崭新的机器学习算法。这一新的学习机制对于解决人工智能中知识获取和知识优化精炼的瓶颈难题带来了希望。 二是遗传算法正日益和神经网络、模糊推理以及混沌理论等其它智能计算方法相互渗透和结合，这对开拓21世纪中新的智能计算技术将具有重要的意义。 三是并行处理的遗传算法的研究十分活跃。这一研究不仅对遗传算法本身的发展，而且对于新一代智能计算机体系结构的研究都是十分重要的。 四是遗传算法和另一个称为人工生命的崭新研究领域正不断渗透。所谓人工生命即是用计算机模拟自然界丰富多彩的生命现象，其中生物的自适应、进化和免疫等现象是人工生命的重要研究对象，而遗传算法在这方面将会发挥一定的作用。 五是遗传算法和进化规划（Evolution Programming，EP）以及进化策略（Evolution Strategy，ES）等进化计算理论日益结合。EP和ES几乎是和遗传算法同时独立发展起来的，同遗传算法一样，它们也是模拟自然界生物进化机制的智能计算方法，即同遗传算法具有相同之处，也有各自的特点。目前，这三者之间的比较研究和彼此结合的探讨正形成热点。 第十六章 MATLAB优化算法案例分析与应用 16.2 遗传算法特点 （1）遗传算法从问题解的串集开始嫂索，而不是从单个解开始。这是遗传算法与传统优化算法的极大区别。传统优化算法是从单个初始值迭代求最优解的；容易误入局部最优解。遗传算法从串集开始有哪些信誉好的足球投注网站，覆盖面大，利于全局择优。 （2）许多传统有哪些信誉好的足球投注网站算法都是单点有哪些信誉好的足球投注网站算法，容易陷入局部的最优解。遗传算法同时处理群体中的多个个体，即对有哪些信誉好的足球投注网站空间中的多个解进行评估，减少了陷入局部最优解的风险，同时算法本身易于实现并行化。 （3）遗传算法基本上不用有哪些信誉好的足球投注网站空间的知识或其它辅助信息，而仅用适应度函数值来评估个体，在此基础上进行遗传操作。适应度函数不仅不受连续可微的约束，而且其定义域可以任意设定。这一特点使得遗传算法的应用范围大大扩展。 （4）遗传算法不是采用确定性规则，而是采用概率的变迁规则来指导他的有哪些信誉好的足球投注网站方向。 （5）具有自组织、自适应和自学习性。遗传算法利用进化过程获得的信息自行组织有哪些信誉好的足球投注网站时，适应度大的个体具有较高的生存概率，并获得更适应环境的基因结构。 第十六章 MATLAB优化算法案例分析与应用 16.3 遗传算法的基本步骤 第十六章 MATLAB优化算法案例分析与应用 16.3 遗传算法的基本步骤 16.3.1 编码 （1）完备性（completeness）：问题空间中的所有点（候选解）都能作为GA空间中的点（染色体）表现。 （2）健全性（soundness）：GA空间中的染色体能对应所有问题空间中的候选解。 （3）非冗余性（nonredundancy）：染色体和候选解一一对应。 16.3.2 初始群体的生成 随机产生N个初始串结构数据，每个串结构数据称为一个个体。N个个体构成一个群体。遗传算法以这N个初始串结构数据作为初始点开始迭代。这个参数N需要根据问题的规模而确定。进化论中的适应度，是表示某一个体对环境的适应能力，也表示该个体繁殖后代的能力。遗传算法的适应度函数也叫评价函数，是用来