1. 請問怎樣確定遺傳演算法的參數
遺傳演算法的參數設計對於不同的實際問題都不同
目前還沒有完整的理論來參考
種群大小越大 收斂效果越好 但計算量也會增大
在空間復雜度(內存大小)和計算速度允許的情況下 盡量大一些 不過如果問題的解空間不大或者是變化的話 則要另加考慮(解空間不大就沒必要把種群定得很大了)
交叉率。。。一般都是全部參與交叉(染色體都會交叉嘛) 只是交叉方式的設計問題,有單點,多點,隨機等等 另外還要考慮交叉後解的可行性 對於具體問題,可以各種方法都試一下(這方面的理論實在是很弱)
變異率不要設高,一般在%5以下,變異是為了避免把個體局限在較優的局部解空間內(模擬退火演算法就有這個問題,所以經常會結合遺傳演算法)
總結一下,這個演算法的理論支持目前還較弱,但是很實用,反正算得快,多算幾遍,參數多改改,一般和近似解都很接近
2. 求遺傳演算法的參數
/* 種群大小 */
#define POPSIZE 50
double pc; /* 交叉概率 */
double pm; /* 交換變異概率 */
double pw; /* 反轉變異概率 */
double pn; /* 新增概率 */
pc=0.7;
pm=0.8;
pw = 0.3;
pn = 0.3;
迭代數,忘記了。我從5,到500都跑了一遍。對比了結果。
你可以選擇一個覺得合適就行了
=========================================
遺傳演算法的文獻很多。
你可以去google上面搜。或者去wikipedia上面找找最經典的文獻。其實很簡單。參數的調整,可以用程序來自動尋找。比如迭代次數,我是把迭代次數從5,10,50,100,200,500這些都跑了一遍,最後選擇已經接近收斂的那個就行了。其實遺傳演算法因為是一個通用演算法,所以肯定是比較慢的。如果有heuristic演算法,一般都會比遺傳演算法收斂快很多。
3. 請教遺傳演算法三個問題
1、先交叉 在變異 還是先變異後交叉?
2、選擇父代進行交叉的個數是不是2n個?n是種群大小。
3、交叉概率+變異概率=100%? 還是就沒啥關系?
可以這樣理解。一般都是順序選擇個體,逐一生成隨機數的吧。因為從選擇操作上看,種群中個體不存在序,所以沒有必要隨機選擇。
不過交叉後得到的種群還不能稱為子代。
2 不是。對於每一父代種群中個體產生一個(0,1)間的隨機數,若大於交叉概率,該個體不參與交叉。反之被標記,並於下一個參與交叉的個體進行交叉操作,所生成的兩個個體替換父代的兩個個體。因而,每一個父代個體可能參與0或1次交叉。
3 兩者不存在相加為100%的關系。這是兩種不同操作。但是取值組合確實對結果有影響。
以上是根據遺傳演算法的標准源碼給出的,你最好看看遺傳演算法的標准源碼。遺傳演算法發展至今已有很多改進的方法和新設計的運算元,性能較標准源碼有不少的提升。
4. 遺傳演算法問題:群體大小N,染色體長度M,為了收斂可能性較大,那麼N 和M 是不是有一定關系啊,講講收斂吧
N和M沒有關系的,收不收斂跟你採取的運算元策略(選擇、交叉、變異)有關系,跟種群大小也有點關系,但跟染色體長度沒關系。
5. 遺傳演算法中一個區間的種群個體數目為什麼是整數呢
遺傳演算法的思想就是模擬生物進化,種群就是生物種群,個體就是生物個體(或者說一隻某生物),所以個體數目當然得是整數啊,怎麼會有半個個體呢?作為演算法,只不過是把問題的某種解決方案對應為一個生物個體,在一個種群(許多方案)中優勝劣汰,選擇較優的方案,這也不能有半個解決方案吧。
6. 遺傳演算法,種群選擇100或者50的區別,如果選擇過多會怎麼樣
數量越少越容易發生遺傳漂變,偏離理論值。
7. 怎麼根據工件數確定遺傳演算法中種群大小,是2N+1,還是必須為偶數,為什麼書上用的是基數
在基本遺傳演算法中,交叉操作都是成對進行的,所以種群大小一般都是偶數,
如果改進了遺傳演算法的交叉操作,有可能就沒有這一限制了
看看演算法的遺傳操作,分析一下為什麼是奇數吧
8. 49種群大小遺傳演算法參數設置該怎麼設置
進化代數隨意,可100,可200,交叉概率一般比變異概率要高,可0.8,可0.9 ,修正系數不是基本遺傳演算法中的 請註明出處
9. 遺傳演算法
遺傳演算法實例:
也是自己找來的,原代碼有少許錯誤,本人都已更正了,調試運行都通過了的。
對於初學者,尤其是還沒有編程經驗的非常有用的一個文件
遺傳演算法實例
% 下面舉例說明遺傳演算法 %
% 求下列函數的最大值 %
% f(x)=10*sin(5x)+7*cos(4x) x∈[0,10] %
% 將 x 的值用一個10位的二值形式表示為二值問題,一個10位的二值數提供的解析度是每為 (10-0)/(2^10-1)≈0.01 。 %
% 將變數域 [0,10] 離散化為二值域 [0,1023], x=0+10*b/1023, 其中 b 是 [0,1023] 中的一個二值數。 %
% %
%--------------------------------------------------------------------------------------------------------------%
%--------------------------------------------------------------------------------------------------------------%
% 編程
%-----------------------------------------------
% 2.1初始化(編碼)
% initpop.m函數的功能是實現群體的初始化,popsize表示群體的大小,chromlength表示染色體的長度(二值數的長度),
% 長度大小取決於變數的二進制編碼的長度(在本例中取10位)。
%遺傳演算法子程序
%Name: initpop.m
%初始化
function pop=initpop(popsize,chromlength)
pop=round(rand(popsize,chromlength)); % rand隨機產生每個單元為 {0,1} 行數為popsize,列數為chromlength的矩陣,
% roud對矩陣的每個單元進行圓整。這樣產生的初始種群。
% 2.2 計算目標函數值
% 2.2.1 將二進制數轉化為十進制數(1)
%遺傳演算法子程序
%Name: decodebinary.m
%產生 [2^n 2^(n-1) ... 1] 的行向量,然後求和,將二進制轉化為十進制
function pop2=decodebinary(pop)
[px,py]=size(pop); %求pop行和列數
for i=1:py
pop1(:,i)=2.^(py-i).*pop(:,i);
end
pop2=sum(pop1,2); %求pop1的每行之和
% 2.2.2 將二進制編碼轉化為十進制數(2)
% decodechrom.m函數的功能是將染色體(或二進制編碼)轉換為十進制,參數spoint表示待解碼的二進制串的起始位置
% (對於多個變數而言,如有兩個變數,採用20為表示,每個變數10為,則第一個變數從1開始,另一個變數從11開始。本例為1),
% 參數1ength表示所截取的長度(本例為10)。
%遺傳演算法子程序
%Name: decodechrom.m
%將二進制編碼轉換成十進制
function pop2=decodechrom(pop,spoint,length)
pop1=pop(:,spoint:spoint+length-1);
pop2=decodebinary(pop1);
% 2.2.3 計算目標函數值
% calobjvalue.m函數的功能是實現目標函數的計算,其公式採用本文示例模擬,可根據不同優化問題予以修改。
%遺傳演算法子程序
%Name: calobjvalue.m
%實現目標函數的計算
function [objvalue]=calobjvalue(pop)
temp1=decodechrom(pop,1,10); %將pop每行轉化成十進制數
x=temp1*10/1023; %將二值域 中的數轉化為變數域 的數
objvalue=10*sin(5*x)+7*cos(4*x); %計算目標函數值
% 2.3 計算個體的適應值
%遺傳演算法子程序
%Name:calfitvalue.m
%計算個體的適應值
function fitvalue=calfitvalue(objvalue)
global Cmin;
Cmin=0;
[px,py]=size(objvalue);
for i=1:px
if objvalue(i)+Cmin>0
temp=Cmin+objvalue(i);
else
temp=0.0;
end
fitvalue(i)=temp;
end
fitvalue=fitvalue';
% 2.4 選擇復制
% 選擇或復制操作是決定哪些個體可以進入下一代。程序中採用賭輪盤選擇法選擇,這種方法較易實現。
% 根據方程 pi=fi/∑fi=fi/fsum ,選擇步驟:
% 1) 在第 t 代,由(1)式計算 fsum 和 pi
% 2) 產生 {0,1} 的隨機數 rand( .),求 s=rand( .)*fsum
% 3) 求 ∑fi≥s 中最小的 k ,則第 k 個個體被選中
% 4) 進行 N 次2)、3)操作,得到 N 個個體,成為第 t=t+1 代種群
%遺傳演算法子程序
%Name: selection.m
%選擇復制
function [newpop]=selection(pop,fitvalue)
totalfit=sum(fitvalue); %求適應值之和
fitvalue=fitvalue/totalfit; %單個個體被選擇的概率
fitvalue=cumsum(fitvalue); %如 fitvalue=[1 2 3 4],則 cumsum(fitvalue)=[1 3 6 10]
[px,py]=size(pop);
ms=sort(rand(px,1)); %從小到大排列
fitin=1;
newin=1;
while newin<=px
if(ms(newin))<fitvalue(fitin)
newpop(newin)=pop(fitin);
newin=newin+1;
else
fitin=fitin+1;
end
end
% 2.5 交叉
% 交叉(crossover),群體中的每個個體之間都以一定的概率 pc 交叉,即兩個個體從各自字元串的某一位置
% (一般是隨機確定)開始互相交換,這類似生物進化過程中的基因分裂與重組。例如,假設2個父代個體x1,x2為:
% x1=0100110
% x2=1010001
% 從每個個體的第3位開始交叉,交又後得到2個新的子代個體y1,y2分別為:
% y1=0100001
% y2=1010110
% 這樣2個子代個體就分別具有了2個父代個體的某些特徵。利用交又我們有可能由父代個體在子代組合成具有更高適合度的個體。
% 事實上交又是遺傳演算法區別於其它傳統優化方法的主要特點之一。
%遺傳演算法子程序
%Name: crossover.m
%交叉
function [newpop]=crossover(pop,pc)
[px,py]=size(pop);
newpop=ones(size(pop));
for i=1:2:px-1
if(rand<pc)
cpoint=round(rand*py);
newpop(i,:)=[pop(i,1:cpoint),pop(i+1,cpoint+1:py)];
newpop(i+1,:)=[pop(i+1,1:cpoint),pop(i,cpoint+1:py)];
else
newpop(i,:)=pop(i);
newpop(i+1,:)=pop(i+1);
end
end
% 2.6 變異
% 變異(mutation),基因的突變普遍存在於生物的進化過程中。變異是指父代中的每個個體的每一位都以概率 pm 翻轉,即由「1」變為「0」,
% 或由「0」變為「1」。遺傳演算法的變異特性可以使求解過程隨機地搜索到解可能存在的整個空間,因此可以在一定程度上求得全局最優解。
%遺傳演算法子程序
%Name: mutation.m
%變異
function [newpop]=mutation(pop,pm)
[px,py]=size(pop);
newpop=ones(size(pop));
for i=1:px
if(rand<pm)
mpoint=round(rand*py);
if mpoint<=0
mpoint=1;
end
newpop(i)=pop(i);
if any(newpop(i,mpoint))==0
newpop(i,mpoint)=1;
else
newpop(i,mpoint)=0;
end
else
newpop(i)=pop(i);
end
end
% 2.7 求出群體中最大得適應值及其個體
%遺傳演算法子程序
%Name: best.m
%求出群體中適應值最大的值
function [bestindivial,bestfit]=best(pop,fitvalue)
[px,py]=size(pop);
bestindivial=pop(1,:);
bestfit=fitvalue(1);
for i=2:px
if fitvalue(i)>bestfit
bestindivial=pop(i,:);
bestfit=fitvalue(i);
end
end
% 2.8 主程序
%遺傳演算法主程序
%Name:genmain05.m
clear
clf
popsize=20; %群體大小
chromlength=10; %字元串長度(個體長度)
pc=0.6; %交叉概率
pm=0.001; %變異概率
pop=initpop(popsize,chromlength); %隨機產生初始群體
for i=1:20 %20為迭代次數
[objvalue]=calobjvalue(pop); %計算目標函數
fitvalue=calfitvalue(objvalue); %計算群體中每個個體的適應度
[newpop]=selection(pop,fitvalue); %復制
[newpop]=crossover(pop,pc); %交叉
[newpop]=mutation(pop,pc); %變異
[bestindivial,bestfit]=best(pop,fitvalue); %求出群體中適應值最大的個體及其適應值
y(i)=max(bestfit);
n(i)=i;
pop5=bestindivial;
x(i)=decodechrom(pop5,1,chromlength)*10/1023;
pop=newpop;
end
fplot('10*sin(5*x)+7*cos(4*x)',[0 10])
hold on
plot(x,y,'r*')
hold off
[z index]=max(y); %計算最大值及其位置
x5=x(index)%計算最大值對應的x值
y=z
【問題】求f(x)=x 10*sin(5x) 7*cos(4x)的最大值,其中0<=x<=9
【分析】選擇二進制編碼,種群中的個體數目為10,二進制編碼長度為20,交叉概率為0.95,變異概率為0.08
【程序清單】
%編寫目標函數
function[sol,eval]=fitness(sol,options)
x=sol(1);
eval=x 10*sin(5*x) 7*cos(4*x);
%把上述函數存儲為fitness.m文件並放在工作目錄下
initPop=initializega(10,[0 9],'fitness');%生成初始種群,大小為10
[x endPop,bPop,trace]=ga([0 9],'fitness',[],initPop,[1e-6 1 1],'maxGenTerm',25,'normGeomSelect',...
[0.08],['arithXover'],[2],'nonUnifMutation',[2 25 3]) %25次遺傳迭代
運算借過為:x =
7.8562 24.8553(當x為7.8562時,f(x)取最大值24.8553)
註:遺傳演算法一般用來取得近似最優解,而不是最優解。
遺傳演算法實例2
【問題】在-5<=Xi<=5,i=1,2區間內,求解
f(x1,x2)=-20*exp(-0.2*sqrt(0.5*(x1.^2 x2.^2)))-exp(0.5*(cos(2*pi*x1) cos(2*pi*x2))) 22.71282的最小值。
【分析】種群大小10,最大代數1000,變異率0.1,交叉率0.3
【程序清單】
%源函數的matlab代碼
function [eval]=f(sol)
numv=size(sol,2);
x=sol(1:numv);
eval=-20*exp(-0.2*sqrt(sum(x.^2)/numv)))-exp(sum(cos(2*pi*x))/numv) 22.71282;
%適應度函數的matlab代碼
function [sol,eval]=fitness(sol,options)
numv=size(sol,2)-1;
x=sol(1:numv);
eval=f(x);
eval=-eval;
%遺傳演算法的matlab代碼
bounds=ones(2,1)*[-5 5];
[p,endPop,bestSols,trace]=ga(bounds,'fitness')
註:前兩個文件存儲為m文件並放在工作目錄下,運行結果為
p =
0.0000 -0.0000 0.0055
大家可以直接繪出f(x)的圖形來大概看看f(x)的最值是多少,也可是使用優化函數來驗證。matlab命令行執行命令:
fplot('x 10*sin(5*x) 7*cos(4*x)',[0,9])
evalops是傳遞給適應度函數的參數,opts是二進制編碼的精度,termops是選擇maxGenTerm結束函數時傳遞個maxGenTerm的參數,即遺傳代數。xoverops是傳遞給交叉函數的參數。mutops是傳遞給變異函數的參數。
【問題】求f(x)=x+10*sin(5x)+7*cos(4x)的最大值,其中0<=x<=9
【分析】選擇二進制編碼,種群中的個體數目為10,二進制編碼長度為20,交叉概率為0.95,變異概率為0.08
【程序清單】
%編寫目標函數
function[sol,eval]=fitness(sol,options)
x=sol(1);
eval=x+10*sin(5*x)+7*cos(4*x);
%把上述函數存儲為fitness.m文件並放在工作目錄下
initPop=initializega(10,[0 9],'fitness');%生成初始種群,大小為10
[x endPop,bPop,trace]=ga([0 9],'fitness',[],initPop,[1e-6 1 1],'maxGenTerm',25,'normGeomSelect',...
[0.08],['arithXover'],[2],'nonUnifMutation',[2 25 3]) %25次遺傳迭代
運算借過為:x =
7.8562 24.8553(當x為7.8562時,f(x)取最大值24.8553)
註:遺傳演算法一般用來取得近似最優解,而不是最優解。
遺傳演算法實例2
【問題】在-5<=Xi<=5,i=1,2區間內,求解
f(x1,x2)=-20*exp(-0.2*sqrt(0.5*(x1.^2+x2.^2)))-exp(0.5*(cos(2*pi*x1)+cos(2*pi*x2)))+22.71282的最小值。
【分析】種群大小10,最大代數1000,變異率0.1,交叉率0.3
【程序清單】
%源函數的matlab代碼
function [eval]=f(sol)
numv=size(sol,2);
x=sol(1:numv);
eval=-20*exp(-0.2*sqrt(sum(x.^2)/numv)))-exp(sum(cos(2*pi*x))/numv)+22.71282;
%適應度函數的matlab代碼
function [sol,eval]=fitness(sol,options)
numv=size(sol,2)-1;
x=sol(1:numv);
eval=f(x);
eval=-eval;
%遺傳演算法的matlab代碼
bounds=ones(2,1)*[-5 5];
[p,endPop,bestSols,trace]=ga(bounds,'fitness')
註:前兩個文件存儲為m文件並放在工作目錄下,運行結果為
p =
0.0000 -0.0000 0.0055
大家可以直接繪出f(x)的圖形來大概看看f(x)的最值是多少,也可是使用優化函數來驗證。matlab命令行執行命令:
fplot('x+10*sin(5*x)+7*cos(4*x)',[0,9])
evalops是傳遞給適應度函數的參數,opts是二進制編碼的精度,termops是選擇maxGenTerm結束函數時傳遞個maxGenTerm的參數,即遺傳代數。xoverops是傳遞給交叉函數的參數。mutops是傳遞給變異函數的參數。
打字不易,如滿意,望採納。