系统优化的新算法.ppt

动态规划的维数灾 3.5 系统优化理论的新进展 遗传算法 1、遗传算法概述 　　遗传算法（genetic algorithm ，简称GA）是由美国J.H.Holland于1975年提出的一种全新的优化有哪些信誉好的足球投注网站算法。GA发展初期，并没有引起学术界的关注，因而发展比较缓慢，直到八十年代，GA的研究才引起重视并逐步成熟起来，目前，已在组合优化、机器学习、自适应控制、模式识别、神经网络、经济预测等领域取得了令人瞩目的应用成果。 1．1遗传算法的实现 基本思想来源于遗传进化，根据自然选择和适者生存原理，利用简单的编码技术和繁殖机制，模拟自然界生物群体优胜劣汰的进化过程，实现对复杂问题的求解。 把有哪些信誉好的足球投注网站空间（欲求解问题的解空间）映射为遗传空间，把每一个可能的解编码为一个向量（二进制或十进制数字串），称为一个染色体（或个体），向量中每一个元素称为基因。 所有染色体组成群体（群体中染色体个数用POP表示），并按预定的目标函数（或某种评价指标）对每个染色体进行评价，根据其结果给出一个适应度值。 算法开始时，先随机地产生一些染色体（欲求解问题的候选解），计算其适应度，根据适应度对诸染色体进行选择、交叉、变异操作，剔除适应度差的染色体，留下适应度较好（性能优良）的染色体，从而得到新的群体。 新群体的染色体是上一代群体的优秀者，继承了上一代的优良性态，因而明显优于上一代，这样就能向着更优解的方向进化，直至满足某种预定的优化收敛指标。 1．2基本遗传算子 （1）选择算子 　　用于模拟生物界去劣存优的自然选择现象，其作用是将优良个体（较优解）直接遗传到下一代。 　　目前常用的选择算子是适应度比例法。 　　个体被选择的概率与其适应度值成比例，适应度值高的染色体被选择的可能性较大，其遗传基因在下一代群体中的分布更广。从父代种群中根据选择率Ps选择出Ps×POP个适应性较强的染色体，（1-Ps）×POP个染色体将被剔除，为染色体交叉、变异产生新种群做准备。 （2）交叉算子 　　按一定概率随机从亲代群体中选择两个个体，随机地将两个亲代个体的部分结构相互交换，生成两个新的子代个体。 　　即：在种群中任选Pc×POP个染色体（称为双亲染色体），进行交叉运算。交叉算子可以采用单点交叉、两点交叉、多点交叉、均匀交叉等多种方式。例如，从种群中取出的一对染色体为： 染色体 A 1 0 1 1 1 0 0‖1 0 1 B 1 0 0 1 0 0 1‖1 1 0 　　采用单点交叉，随机产生的一点交叉位置是7，交换染色体A,B中第7位右边的部分： 染色体 A　1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 B 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 　　交叉运算后，Pc×POP个母体被其后代所替代，其余母体保持不变。 （3）变异算子 　　以一个很小的随机概率Pm（变异率）改变个体字符串上的某些位，对二进制编码，就是将相应的位从0变1或1变0。 　　变异算子可确保群体中个体的多样性，以使有哪些信誉好的足球投注网站能在尽可能大的空间中进行，避免陷入局部解。 2 遗传算法应用的特点及改进 ２．１特点 （１）以决策变量的编码作为运算对象 　　传统的优化算法往往直接利用决策变量的实际值本身来进行优化计算。对决策变量的编码处理方式，可以借鉴生物学中染色体和基因等概念，模仿自然界中生物的遗传和进化等机理，特别是对一些无数值概念或很难有数值概念，而只有代码概念的优化问题，编码处理方式更显示出了其独持的优越性。 （２）遗传算法直接以目标函数值作为有哪些信誉好的足球投注网站信息 　　传统的优化算法不仅需要利用目标函数值，而且往往需要目标函数的导数值等其他一些辅助信息才能确定有哪些信誉好的足球投注网站方向。 　　无法或很难求导数的目标函数，或导数不存在，以及组合优化问题等，应用遗传算法时就显得比较方便。 　　直接利目标函数值或个体适应度，也可以把有哪些信誉好的足球投注网站范围集中到适应度较高的部分有哪些信誉好的足球投注网站空间中，从而提高了有哪些信誉好的足球投注网站效率。 （3）遗传算法同时使用多个有哪些信誉好的足球投注网站点的有哪些信誉好的足球投注网站信息 　　传统的优化算法往往是从解空间中的一个初始点开始最优解的这代有哪些信誉好的足球投注网站过程，有哪些信誉好的足球投注网站效率不高，有时其至使有哪些信誉好的足球投注网站过程陷于局部最优解而停滞不前。 　　遗传算法从由多个个体所组成的一个初始群体开始最优解的有哪些信誉好的足球投注网站过程，而不是从—个单一的个体开始有哪些信誉好的足球投注网站，实际上相当于有哪些信誉好的足球投注网站了更多的点，这是遗传算法所特有的一种隐含并行性。 （4）遗传算法使用概率有哪些信誉好的足球投注网站技术 　很多传统的优化算法往往使用的是确定性的有哪些信誉好的足球投注网站方法，一个有哪些信誉好的足球投注网站点到另一个有哪些信誉好的足球投注网站点的转移有确定的转移方法和转移关系，这种确定性往往也有可能使得有哪些信誉好的足球投注网站永远达不到最优点。 　遗传算法属于一种自适应概率有哪些信誉好的足球投注网站技术，选择、交叉、变异以一种概率的方式来进行的．虽然这种概率特性也会使群体中产生—些适应度不高的个体，但随着进化过程的进行，新的群体中总会更多地产生出许多优良的个体。（交叉和变异概率等参数会影响算法的有哪些信誉好的足球投注网站效率