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遗传算法中常用选择算子在matlab中的实现
来源:互联网   发布日期:2011-09-19 13:30:25   浏览:12804次  

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遗传算法中常用选择算子在matlab中的实现

  • 0101504 | 2009-06-03 21:43:40
  • 遗传算法的应用
    遗传算法提供了一种求解复杂系统优化问题的通用框架,它不依赖于问题的具体领域,对问题的种类有很强的鲁棒性。所以,广泛应用于很多学科。下面是遗传算法的一此主要应用领
    域。
    1.函数优化
    函数优化是遗传算法的经典应用领域,也是对遗传算法进行性能评价的常用算例。很多人构造出了各种各样的复杂形式的测试函数。有连续函数也有离散函数,有凸函数也有凹函数,有低维函数也有高维函数,有确定函数也有随机函数,有单峰值函数也有多峰值函数等。用这些几何特性各具特色的函数来评价遗传算法的性能,更能反映算法的本质效果而对于一些非线性、多模型、多目标的函数优化问题,用其他优化方法较难求解。而遗传算法却可以方便地得到较好的结果。    
    2.组合优化
    随着问题规模的增大,组合优化问题的搜索空间也急剧扩大。有时在目前的计算机上用枚举法很难或甚至不可能求出其精确最优解。对这类复杂问题,人们已意识到应把主要精力放在寻求其满意解上,而遗传算法是寻求这种满意解的最佳工具之一。实践证明,遗传算法已经在求解旅行商问题、背包问题、装箱问题、布局优化、图形划分问题等各种具有np难度的问题得到成功的应用。
    3.生产调度问题
    生产调度问题在很多情况下建立起来的数学模难以精确求解,即使经过一些简化之后可以进行求解.也会因简化得太多而使得求解结果与实际相差甚远。目前在现实生产中主要是靠一些经验来进行调度。现在遗传算法已成为解决复杂调度问题的有效下具。在单件生产车间调度、流水线生产间调度、生产规划、任务分配等方面遗传算法都得到了有效的应用。
    4.自动控制
    在自动控制领域中有很多与优化相关的问题需要求解。遗传算法已在其中得到了初步的应用,并显示出良好的效果。例如用遗传算法进行航空控制系统的优化、使用遗传算法设计空间交会控制器、基于遗传算法的模糊控制器的优化设计、基于遗传算法的参数辨识、基于遗传算法的模糊控制规则的学习、利用遗传算法进行人工神经网络的结构优化设计和权值学习等。都显出了遗传算法在这此领域中应用的可能性。
    5. 机器人学
    机器人是一类复杂的难以精确建模的人工系统,而遗传算法的起源就来自于人工自适应系统的研究。所以,机器人学理所当然地成为遗传算法的一个重要应用领域。例如,遗传算法已经在移动机器人路径规划、关节机器人运动轨迹规划、机器人逆运动学求解、细胞机器人的结构优化和行为协调等方而得到研究和应用。  
    6. 图像处理
    图像处理是计算机视觉中的一个重要研究领域。在图像处理过程中,如扫描、特征提取、图像分割等不可避免地会存在一此误差,从而影响图像的效果。如何使这些误差最小是使计算机视觉达到实用化的重要要求。遗传算法在这些图像处理中的优化计算方面找到了用武之地。目前已在模式识别(包括汉字识别)、图像恢复、图像边缘特征提取等方而得到了应用。
    7. 人工生命
    人下生命是用计算机、机械等人下媒体模拟或构造出的具有自然生物系统特有行为的人造系统。自组织能力和自学习能力是人下生命的两大主要特征。人下生命与遗传算法有着密切的关系。基于遗传算法的进化模型是研究人下生命现象的重要基础理论。虽然人下生命的研究尚处于启蒙阶段,但遗传算法已在其进化模型、学习模型、行为模型、自组织模型等方面显示出了初步的应用能力,并且必将得到更为深入的应用和发展。人工生命与遗传算法相辅相成,遗传算法为人下生命的研究提供一个有效的下具,人下生命的研究也必将促进遗传算法的进一步发展。
    8.遗传编程
    1989年,美国standford大学的koza教授发展了遗传编程的概念,其基木思想是:采用树型结构表示计算机程序,运用遗传算法的思想,通过自动生成计算机程序来解决问题。虽然遗传编程的理论尚米成热,应用也有一此限制,但它已成功地应用于人工智能、机器学习等领域。目前公开的遗传编程实验系统有十多个。例如,koza开发的adf系统,while开发的gpelst系统等。
    9. 机器学习
    学习能力是高级自适应系统所具备的能力之一,基于遗传算法的机器学习,特别是分类器系统,在很多领域中都得到了应用。例如,遗传算法被用于学习模糊控制规则,利用遗传算法来学习隶属度函数,从而更好地改进了模糊系统的性能;基于遗传算法的机器学习可用来调整人工神经网络的连接权,也可用于人工神经网络结构优化设计;分类器系统也在学习式多机器人路径规划系统中得到了成功的应用。
    10.数据挖掘。sunil已成功地开发了一个基于遗传算法的数据挖掘下具。利用该工具对两个飞机失事的真实数据库进行了数据挖掘实验,结果表明遗传算法是进行数据挖掘的有效方法之一。
  • ai00001 | 2009-09-19 21:51:27
  • 遗传算法(Genetic Algorithm)是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型,是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法,它最初由美国Michigan大学J.Holland教授于1975年首先提出来的,并出版了颇有影响的专著《Adaptation in Natural and Artificial Systems》,GA这个名称才逐渐为人所知,J.Holland教授所提出的GA通常为简单遗传算法(SGA)。
      遗传算法是从代表问题可能潜在的解集的一个种群(population)开始的,而一个种群则由经过基因(gene)编码的一定数目的个体(individual)组成。每个个体实际上是染色体(chromosome)带有特征的实体。染色体作为遗传物质的主要载体,即多个基因的集合,其内部表现(即基因型)是某种基因组合,它决定了个体的形状的外部表现,如黑头发的特征是由染色体中控制这一特征的某种基因组合决定的。因此,在一开始需要实现从表现型到基因型的映射即编码工作。由于仿照基因编码的工作很复杂,我们往往进行简化,如二进制编码,初代种群产生之后,按照适者生存和优胜劣汰的原理,逐代(generation)演化产生出越来越好的近似解,在每一代,根据问题域中个体的适应度(fitness)大小选择(selection)个体,并借助于自然遗传学的遗传算子(genetic operators)进行组合交叉(crossover)和变异(mutation),产生出代表新的解集的种群。这个过程将导致种群像自然进化一样的后生代种群比前代更加适应于环境,末代种群中的最优个体经过解码(decoding),可以作为问题近似最优解。
    [编辑本段]
    遗传算法特点
      遗传算法是一类可用于复杂系统优化的具有鲁棒性的搜索算法,与传统的优化算法相比,主要有以下特点:
      1、 遗传算法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决策变量的实际值本身,而遗传算法处理决策变量的某种编码形式,使得我们可以借鉴生物学中的染色体和基因的概念,可以模仿自然界生物的遗传和进化机理,

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