① 遗传算法
遗传算法是从代表问题可能潜在解集的一个种群开始的，而一个种群则由经过基因编码的一定数目的个体组成。每个个体实际上是染色体带有特征的实体。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）是某种基因的组合，它决定了个体形状的外部表现，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。初始种群产生之后，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）大小挑选（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自然进化一样的后生代种群比前代更加适应环境，末代种群中的最优个体经过编码（decoding），可以作为问题近似最优解。
5.4.1 非线性优化与模型编码
假定有一组未知参量
xi（i=1，2，…，M）
构成模型向量m，它的非线性目标函数为Φ（m）。根据先验知识，对每个未知量都有上下界αi及bi，即αi≤x≤bi，同时可用间隔di把它离散化，使
di=（bi-αi）/N （5.4.1）
于是，所有允许的模型m将被限制在集
xi=αi+jdi（j=0，1，…，N） （5.4.2）
之内。
通常目标泛函（如经济学中的成本函数）表示观测函数与某种期望模型的失拟，因此非线性优化问题即为在上述限制的模型中求使Φ（m）极小的模型。对少数要求拟合最佳的问题，求目标函数的极大与失拟函数求极小是一致的。对于地球物理问题，通常要进行杀重离散化。首先，地球模型一般用连续函数表示，反演时要离散化为参数集才能用于计算。有时，也将未知函数展开成已知基函数的集，用其系数作为离散化的参数集xi，第二次离散化的需要是因为每一个未知参数在其变化范围内再次被离散化，以使离散模型空间最终包含着有限个非线性优化可选择的模型，其个数为
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其中M为未知参数xi的个数。由此式可见，K决定于每个参数离散化的间隔di及其变化范围（αi，bi），在大多数情况下它们只能靠先验知识来选择。
一般而言，优化问题非线性化的程度越高，逐次线性化的方法越不稳定，而对蒙特卡洛法却没有影响，因为此法从有限模型空间中随机地挑选新模型并计算其目标函数 Φ（m）。遗传算法与此不同的是同时计算一组模型（开始时是随机地选择的），然后把它进行二进制编码，并通过繁殖、杂交和变异产生一组新模型进一步有限的模型空间搜索。编码的方法可有多种，下面举最简单的例说明之，对于有符号的地球物理参数反演时的编码方式一般要更复杂些。
假设地球为有三个水平层的层次模型，含层底界面深度hj（j=1，2，3）及层速度vj（j=1，2，3）这两组参数。如某个模型的参数值为（十进制）：
h1=6，h2=18，h3=28，单位为10m
v1=6，v2=18，v3=28，单位为 hm/s
按正常的二进制编码法它们可分别用以下字符串表示为：
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为了减少字节，这种编码方式改变了惯用的单位制，只是按精度要求（深度为10m，波速为hm/s）来规定参数的码值，同时也意味着模型空间离散化间距di都规格化为一个单位（即10m，或hm/s）。当然，在此编码的基础上，还可以写出多种新的编码字符串。例如，三参数值的对应字节顺序重排，就可组成以下新的二进制码串：
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模型参数的二进制编码是一种数学上的抽象，通过编码把具体的非线性问题和生物演化过程联系了起来，因为这时形成的编码字符串就相当于一组遗传基因的密码。不仅是二进制编码，十进制编码也可直接用于遗传算法。根据生物系统传代过程的规律，这些基因信息将在繁殖中传到下一带，而下一代将按照“适者生存”的原则决定种属的发展和消亡，而优化准则或目标函数就起到了决定“适者生存”的作用，即保留失拟较小的新模型，而放弃失拟大的模型。在传带过程中用编码表示的基因部分地交合和变异，即字符串中的一些子串被保留，有的改变，以使传代的过程向优化的目标演化。总的来说，遗传算法可分为三步：繁殖、杂交和变异。其具体实现过程见图5.8。
图5.8 遗传算法实现过程
5.4.2 遗传算法在地震反演中的应用
以地震走时反演为例，根据最小二乘准则使合成记录与实测数据的拟合差取极小，目标函数可取为
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式中：Ti，0为观测资料中提取出的地震走时；Ti，s为合成地震或射线追踪算出的地震走时；ΔT为所有合成地震走时的平均值；NA为合成地震数据的个数，它可以少于实测Ti，0的个数，因为在射线追踪时有阴影区存在，不一定能算出合成数据Tj，0。利用射线追踪计算走时的方法很多，参见上一章。对于少数几个波速为常数的水平层，走时反演的参数编码方法可参照上一节介绍的分别对深度和速度编码方法，二进制码的字符串位数1不会太大。要注意的是由深度定出的字符串符合数值由浅到深增大的规律，这一约束条件不应在杂交和传代过程中破坏。这种不等式的约束（h1＜h2＜h3…）在遗传算法中是容易实现的。
对于波场反演，较方便的做法是将地球介质作等间距的划分。例如，将水平层状介质细分为100个等厚度的水平层。在上地壳可假定波速小于6400 m/s（相当于解空间的硬约束），而波速空间距为100m/s，则可将波速用100m/s为单位，每层用6位二进制字符串表示波速，地层模型总共用600位二进制字符串表示（l=600）。初始模型可随机地选取24～192个，然后通过繁殖杂交与变异。杂交概率在0.5～1.0之间，变异概率小于0.01。目标函数（即失拟方程）在频率域可表示为
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式中：P0（ωk，vj）为实测地震道的频谱；ωk为角频率；vj为第j层的波速；Ps（ωk，vj）为相应的合成地震道；A（ωk）为地震仪及检波器的频率滤波器，例如，可取
A（ω）=sinC4（ω/ωN） （5.4.6）
式中ωN为Nyquist频率，即ωN=π/Δt，Δt为时间采样率。参数C为振幅拟合因子，它起到合成与观测记录之间幅度上匹配的作用。C的计算常用地震道的包络函数的平均比值。例如，设E［］为波动信号的包络函数，可令
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式中：tmax为包络极大值的对应时间；J为总层数。包络函数可通过复数道的模拟取得。
用遗传算法作波速反演时失拟最小的模型将一直保存到迭代停止。什么时候停止传代还没有理论上可计算的好办法，一般要显示解空间的搜索范围及局部密度，以此来判断是否可以停止传代。值得指出的是，由（5.4.4）和（5.4.5）式给出的目标函数对于有误差的数据是有问题的，反演的目标不是追求对有误差数据的完美拟合，而是要求出准确而且分辨率最高的解估计。
遗传算法在执行中可能出现两类问题。其一称为“早熟”问题，即在传代之初就随机地选中了比较好的模型，它在传代中起主导作用，而使其后的计算因散不开而白白浪费。通常，增加Q值可以改善这种情况。另一类问题正相反，即传相当多代后仍然找不到一个特别好的解估计，即可能有几百个算出的目标函数值都大同小异。这时，最好修改目标函数的比例因子（即（5.4.5）式的分母），以使繁殖概率Ps的变化范围加大。
对于高维地震模型的反演，由于参数太多，相应的模型字符串太长，目前用遗传算法作反演的计算成本还嫌太高。实际上，为了加快计算，不仅要改进反演技巧和传代的控制技术，而且还要大幅度提高正演计算的速度，避免对遗传算法大量的计算花费在正演合成上。
② c++遗传算法的编码解解码问题
#include<iostream>
using namespace std;
float transVaul(char *buf);
int main()
{
char buf[21] = "";
float arr[20] = { 0 };
cout<<"输入20位基因编码：\n";
//比如11110000111100001111
//输入很粗糙，只是为了演示程序执行
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
cout << i + 1 << "：\t";
memset(buf,0,21);
cin >> buf;
arr[i] = transVaul(buf);
}
cout << "对应的十进制是：\n";
for (int j = 0; j < 20; j++)
printf("%f\n",arr[j]);
return 0;
}
float transVaul(char *buf)
{
float score = 0;
unsigned *pt = (unsigned *)(&score);
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
*pt|=(buf[i] - 48);
*pt <<= 1;
}
*pt=*pt <<2|0x3f800000;
return score-1;
}
③ 遗传算法在求解TSP问题中是如何编码解码的 二进制如何编码 如何求解
路径表示是按照城市的访问顺序排列的一种编码方式，是最自然、简单和符合逻辑的表示方法。然而，除非初始基因是固定的，否则这种编码方式不具备唯一性。例如，旅程（5-1-7-8-9-4-6-2-3）与（1-7-8-9-4-6-2-3-5）表示的是同一条旅程，因为路径表示法是遍历了每一个节点，所以不会产生子回路。
考虑到此次研究对象的初始基因是固定的，不会出现漏选，所以运用这种编码方法。
初始种群可以随机产生，也可以通过某种算法生成，但需要保证群体的多样性。在种群初始化时，需要可虑以下几个方面的因素：
1、根据问题固有的知识，设法把握最优解所占的空间在整个问题空间中的分布范围，然后，在次分布范围内设定初始群体。
2、随机生成一定数目的个体，然后从中挑选出最好的个体加入群体。这一过程不断进行迭代，直到初始种群中个体数达到了预先确定的规模。
亲和度设置为1/f f为总路径长度
此后根据城市序号在进行选择，交叉，变异即可
④ 遗传算法的编码方式谁能详细介绍下谢谢
假如你想要编码为x，设x的范围是，二进制编码长度为10，那二进解码方式是：x*（max-min)/1023,这个不用开始编码，开始你可以用rand(n,10)产生n个样本的随机数，然后优化即可。
不是能把“数学模型中的目标函数和每一条约束函数分别编程Matlab里的M文件”，是你用遗传算法就必须要编进去，电脑怎么知道往哪个方向优化是好的，要不把你邮箱留下，我给你发个寻求最大值的遗传算法。
⑤ 遗传算法 怎么对每个个体进行解码
看你如何进行编码操作了……解码操作是编码操作的逆运算
⑥ 遗传算法解码问题， 解码是只针对二进制编码还是说所有的遗传算法都得解码呢。解码到底是个什么过程。
应该说所有的遗传算法都得编码、解码，遗传算法是模拟生物遗传和进化过程，交叉是遗传算法的核心操作。交叉过程就是二进制数据之间的运算操作，例如;与，或，异或……编码目的是实现从表现型到基因型的映射，便于遗传操作；然后通过适应度函数选择合适下一代，依次迭代，直到达到合适子代。此时所求的子代还是二进制，因此必须再通过解码将子代映射到表现型。
⑦ 遗传算法解码程序谁能帮我解释一下
string当中存的是基因序列，比如110011,每一位用一个字符类型char存储。point是偏移量，意思是给出开始解码的位置，比如整个序列可能是1111000,但是我只想从第四位开始解码，那就变成了1000。*pointer - '0'是把字符型转换成整形，这个不用管它。 decimal+=(*pointer-'0')<<(length-1-i);就是将2进制转换成十进制，用的是移位操作，这个是C语言特有的。
⑧ 遗传算法的迭代次数是怎么确定的，与什么有关
1. 遗传算法简介
遗传算法是用于解决最优化问题的一种搜索算法，算法的整体思路是建立在达尔文生物进化论“优胜劣汰”规律的基础上。它将生物学中的基因编码、染色体交叉、基因变异以及自然选择等概念引入最优化问题的求解过程中，通过不断的“种群进化”，最终得到问题的最优解。
2. 遗传算法实现步骤
在讲下面几个基于生物学提出的概念之前，首先我们需要理解为什么需要在最优化问题的求解中引入生物学中的各种概念。
假设我们需要求一个函数的最大值，但这个函数异常复杂以至于无法套用一般化的公式，那么就会想到：如果可以将所有可能的解代入方程，那么函数最大值所对应的那个解就是问题的最优解。但是，对于较复杂的函数来说，其可能的解的个数的数量级是我们所无法想象的。因此，我们只好退而求其次，只代入部分解并在其中找到最优解。那么这样做的核心就在于如何设定算法确定部分解并去逼近函数的最优解或者较好的局部最优解。
遗传算法就是为了解决上述问题而诞生的。假设函数值所对应的所有解是一个容量超级大的种群，而种群中的个体就是一个个解，接下去遗传算法的工作就是让这个种群中的部分个体去不断繁衍，在繁衍的过程中一方面会发生染色体交叉而产生新的个体。另一方面，基因变异也会有概率会发生并产生新的个体。接下去，只需要通过自然选择的方式，淘汰质量差的个体，保留质量好的个体，并且让这个繁衍的过程持续下去，那么最后就有可能进化出最优或者较优的个体。这么看来原来最优化问题居然和遗传变异是相通的，而且大自然早已掌握了这样的机制，这着实令人兴奋。为了将这种机制引入最优化问题并利用计算机求解，我们需要将上述提到的生物学概念转化为计算机能够理解的算法机制。
下面介绍在计算机中这种遗传变异的机制是如何实现的：
基因编码与解码：
在生物学中，交叉与变异能够实现是得益于染色体上的基因，可以想象每个个体都是一串超级长的基因编码，当两个个体发生交叉时，两条基因编码就会发生交换，产生的新基因同时包含父亲和母亲的基因编码。在交叉过程中或者完成后，某些基因点位又会因为各种因素发生突变，由此产生新的基因编码。当然，发生交叉和变异之后的个体并不一定优于原个体，但这给了进化（产生更加优秀的个体）发生的可能。
因此，为了在计算机里实现交叉和变异，就需要对十进制的解进行编码。对于计算机来说其最底层的语言是由二进制0、1构成的，而0、1就能够被用来表示每个基因点位，大量的0、1就能够表示一串基因编码，因此我们可以用二进制对十进制数进行编码，即将十进制的数映射到二进制上。但是我们并不关心如何将十进制转换为二进制的数，因为计算机可以随机生成大量的二进制串，我们只需要将办法将二进制转化为十进制就可以了。
二进制转换为十进制实现方式：
假设，我们需要将二进制映射到以下范围：
首先，将二进制串展开并通过计算式转化为[0,1]范围内的数字：
将[0,1]范围内的数字映射到我们所需要的区间内：
交叉与变异：
在能够用二进制串表示十进制数的基础上，我们需要将交叉与变异引入算法中。假设我们已经获得两条二进制串（基因编码），一条作为父亲，一条作为母亲，那么交叉指的就是用父方一半的二进制编码与母方一半的二进制编码组合成为一条新的二进制串（即新的基因）。变异则指的是在交叉完成产生子代的过程中，二进制串上某个数字发生了变异，由此产生新的二进制串。当然，交叉与变异并不是必然发生的，其需要满足一定的概率条件。一般来说，交叉发生的概率较大，变异发生的概率较小。交叉是为了让算法朝着收敛的方向发展，而变异则是为了让算法有几率跳出某种局部最优解。
自然选择：
在成功将基因编码和解码以及交叉与变异引入算法后，我们已经实现了让算法自动产生部分解并优化的机制。接下去，我们需要解决如何在算法中实现自然选择并将优秀的个体保留下来进而进化出更优秀的个体。
首先我们需要确定个体是否优秀，考虑先将其二进制串转化为十进制数并代入最初定义的目标函数中，将函数值定义为适应度。在这里，假设我们要求的是最大值，则定义函数值越大，则其适应度越大。那是否在每一轮迭代过程中只需要按照适应度对个体进行排序并选出更加优秀的个体就可以了呢？事实上，自然选择的过程中存在一个现象，并没有说优秀的个体一定会被保留，而差劲的个体就一定被会被淘汰。自然选择是一个概率事件，越适应环境则生存下去的概率越高，反之越低。为了遵循这样的思想，我们可以根据之前定义的适应度的大小给定每个个体一定的生存概率，其适应度越高，则在筛选时被保留下来的概率也越高，反之越低。
那么问题就来了，如何定义这种生存概率，一般来说，我们可以将个体适应度与全部个体适应度之和的比率作为生存概率。但我们在定义适应度时使用函数值进行定义的，但函数值是有可能为负的，但概率不能为负。因此，我们需要对函数值进行正数化处理，其处理方式如下：
定义适应度函数：
定义生存概率函数：
注：最后一项之所以加上0.0001是因为不能让某个个体的生存概率变为0，这不符合自然选择中包含的概率思想。
3. 遗传算例
在这里以一个比较简单的函数为例，可以直接判断出函数的最小值为0，最优解为(0，0)
若利用遗传算法进行求解,设定交叉概率为0.8，变异概率为0.005，种群内个体数为2000，十进制数基因编码长度为24，迭代次数为500次。
从遗传算法收敛的动态图中可以发现，遗传算法现实生成了大量的解，并对这些解进行试错，最终收敛到最大值，可以发现遗传算法的结果大致上与最优解无异，结果图如下：
4. 遗传算法优缺点
优点：
1、 通过变异机制避免算法陷入局部最优，搜索能力强
2、 引入自然选择中的概率思想，个体的选择具有随机性
3、 可拓展性强，易于与其他算法进行结合使用
缺点：
1、 遗传算法编程较为复杂，涉及到基因编码与解码
2、 算法内包含的交叉率、变异率等参数的设定需要依靠经验确定
3、 对于初始种群的优劣依赖性较强
⑨ 遗传算法的编码方法有几种
常用的编码介绍
1、二进制编码：
（1）定义：二进制编码方法是使用二值符号集{0,1}，它所构成的个体基因型是一个二进制编码符号串。二进制编码符号串的长度与问题所要求的求解精度有关。
（2）举例：0≤x≤1023,精度为1,m表示二进制编码的长度。则有建议性说法：使
2m-1≤1000（跟精度有关）≤2m-1。取m=10
则X:0010101111就可以表示一个个体，它所对应的问题空间的值是x=175。
（3）优缺点
优点：符合最小字符集原则，便于用模式定理分析；
缺点：连续函数离散化时的映射误差。
2、格雷码编码
（1）定义：格雷码编码是其连续的两个整数所对应的编码之间只有一个码位是不同的，其余码位完全相同。它是二进制编码方法的一种变形。
十进制数0—15之间的二进制码和相应的格雷码分别编码如下。
二进制编码为：0000，0001，0010，001
1，0100。0101，0110，0111，
1000，1001，1010，1011，1100，1101，1110，1111；
格雷码编码为：0000，0001，0011，0010，0110，0111，0101，0100，
1100，1101，1111，1110，1010，1011，1001，1000。
（2）举例：对于区间[0。1023]中两个邻近的整数X1=175和X2=176，若用长度为10位的二进制编码，可表示为X11：0010101111和X12
0010110000，而使用同样长度的格雷码，它们可分别表示为X21：0010101111和X22：0010101000。
（3）优点：增强了遗传算法的局部搜索能力，便于连续函数的局部控件搜索。
3、浮点数(实数)编码
（1）定义：浮点数编码是指个体的每个基因值用某一范围内的一个浮点数来表示，而个体的编码长度等于其决策变量的个数。因为这种编码方法使用的决策变量的真实值，也称之为真值编码方法。
（2）举例：
（3）优点：实数编码是遗传算法中在解决连续参数优化问题时普遍使用的一种编码方式，具有较高的精度，在表示连续渐变问题方面具有优势。
4、排列编码
排列编码也叫序列编码，是针对一些特殊问题的特定编码方式。排序编码使问题简洁，易于理解。该编码方式将有限集合内的元素进行排列。若集合内包含m个元素，则存在m!种排列方法，当m不大时，m!也不会太大，穷举法就可以解决问题。当m比较大时，m!就会变得非常大，穷举法失效，遗传算法在解决这类问题上具有优势。如解决TSP问题时，用排列编码自然、合理。
5、其它编码方式
多参数级联编码等