進化計算讀書筆記(一)

2021-08-28 13:34:31 字數 1639 閱讀 3851

​ 進化計算是求解全域性最優化問題的一種新型演算法,考慮如下最優化問題:

​ min⁡x

⊂df(

x)

\min_ f(x)\quad

x⊂dmin​f

(x)式中d⊆r

nd \subseteq r^n

d⊆rn

。傳統的求解方法有牛頓法、最速下降法、擬牛頓法、共軛梯度法等。由於傳統優化方法通常要用相關係數的導數資訊,而這些導數資訊時由極限確定的,只能反映相關函式的區域性特徵,不能反映距離距離當前解較遠處函式的特徵,因此其往往只能求區域性最優點。而實際中我們要求全域性最優點,進化演算法就誕生啦。

​ 進化計算是模擬生物進化與遺傳原理的一類隨機搜尋的優化演算法。(優勝劣汰,適者生存)整個群體的進化過程可以看做是乙個優化過程,但單個個體的進化軌跡未必是乙個優化過程。

1.其演算法步驟如下:

(1)按照某種方式產生初始群體p(0

)=x1

0,x2

0,..

.,xn

0p(0)=

p(0)=x

10​,

x20​

,...

,xn0

​,令t=0,對p(t)中每乙個個體進行編碼,得到相應的點叫染色體或字串,計算p(t)的適應度

(2)按照某種規則從p(t)中選擇乙個子群體p『(

t)⊂p

(t

)p^『(t)\sub p(t)

p『(t)⊂

p(t)

作為產生後代的父母,用交叉運算元作用於p(t)產生一些後代,再用變異運算元作用於每個後代產生新的後代集合o,計算o中每個後代的適應度。

(3)用選擇運算元在p(t

)∪

op(t) \cup o

p(t)∪o

中選出下一代群體p(t+1),令t=t+!。

(4)若終止條件成立,則停止;否則,轉(2)

2.ga的常用術語

(1)染色體=字串=編碼後的個體

(2)基因=位=染色體中的每一位

(3)交叉=重組=繁殖

(4)變異(5)群體(6)群體規模(7)適應度(8)編碼(9)解碼(10)交叉概率(11)變異概率

3.遺傳演算法五要素

(1)編碼(2)種群初始化(3)設計適應度函式(4)設計遺傳運算元(交叉選擇變異)(5)引數設定

進化策略可分為:(μ+

1),(

μ+λ)

,(μ,

λ)

(\mu +1),(\mu+\lambda),(\mu,\lambda)

(μ+1),

(μ+λ

),(μ

,λ)策略。此處僅介紹其餘ga的區別:

(1)es不需要編碼。(2)ga以交叉為主,ea以變異為主。

ep與ga的區別:

(1)ep對解的表示沒有任何限制,遺傳演算法需要對解編碼(2)ep只有變異運算元。

ep與es的區別:

(1)ep一般通過競賽隨機選擇,es是確定性選擇拋棄最差的解。(2)進化規劃不用交叉運算元。

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