遗传算法笔记:基本工作流程

2024-06-11 10:04

本文主要是介绍遗传算法笔记:基本工作流程,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

1 介绍

  • 遗传算法有5个主要任务,直到找到最终的解决方案

2  举例

2.1 问题描述

  • 比如我们有 5 个变量和约束,其中 X1、X2、X3、X4 和 X5 是非负整数且小于 10(0、1、2、4、5、6、7、8、9)
  • 我们希望找到 X1、X2、X3、X4 和 X5 的最优解
    • 3X_1+2X_2+4X_3+2X_4+5X_5=100

2.2 解决方法

2.2.0 问题转化

  • 将问题方程转化为目标函数。
    • f(x)=3X_1+2X_2+4X_3+2X_4+5X_5-100
  • 遗传算法将尝试最小化目标函数以获得 X1、X2、X3、X4 和 X5 的解决方案。

2.2.1初始化

  • 在初始化时,确定每一代的染色体数。
    • 我们记染色体的数量是 5。(一个种群有5条染色体)
    • 每个染色体有 5 个基因(X1~X5),使用 0 到 9 之间的随机数生成基因。

2.2.2 适应度函数计算(评估) 

  • 将 X1、X2、X3、X4 和 X5 代入目标函数
  • 适应度函数是 1 除以误差,其中误差为 (1 + f(x))
    • 分母+1是为了避免除零问题
  • ——>得到这个种群每个染色体的适应度

2.2.3  选择

  • 在遗传算法的背景下,具有较高适应度值的染色体将更有可能在轮盘赌中被选中
  • 计算 5 条染色体的总适应度值,然后计算每条染色体适应度的占比(每个染色体的概率)
  • 接着计算累积概率
  • 然后生成5个随机数Uniform(0,1)
    • 这些随机数决定了选择哪几条染色体(可以重复选一条)
    • 比如选择了:
      • 找到对应概率区间的那条染色体
    • ——>选择后的新染色体:

2.2.4 交叉

  • 在生物学中,交叉是指生殖的一个术语。两条染色体被随机选择并通过数学运算进行匹配。
  • 这里简单起见,使用单点交叉
    • 首先我们事先确定好交叉率(Pc)【比如为0.25】
      • 下面随机数目小于0.25的染色体将成为交叉中的亲本
    • 然后生成5个Uniform(0,1)分布的随机数
      • 小于0.25的三个对应的染色体是1,3,5,将他们结合(编号小的在前面)
  • 但此时我们只是知道了哪几个染色体交叉,那么从哪个位置开始交叉呢
    • 为了确定交叉线的位置,需要生成一个1到n之间的随机数,其中n是染色体- 1的长度
      • ——>染色体1&3 之间的交叉
      • ——>1和5号染色体之间的交叉
      • ——>3号和5号染色体

2.2.5 突变

  • 突变是赋予任何基因新价值的过程
  • 事先确定突变率Pm
  • 首先计算一个种群中的基因数量
    • 基因总数 = 染色体 x 染色体中的基因数
    • ——>这里是3
  • 然后我们生成3个1~种群基因数的随机数,这些位置就是基因突变的位置
    • 对于每一个被选中的基因,生成一个从0到9的随机数来替换旧的值

——>这就是第二代染色体了

使用生成的新一代重复这个过程,就可以以获得X1、X2、X3、X4和X5的最佳解

参考内容:手推遗传算法(Genetic Algorithm,GA)的详细步骤图解 (qq.com)

这篇关于遗传算法笔记:基本工作流程的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!


原文地址:
本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.chinasem.cn/article/1050855

相关文章

Java中的数组与集合基本用法详解

《Java中的数组与集合基本用法详解》本文介绍了Java数组和集合框架的基础知识,数组部分涵盖了一维、二维及多维数组的声明、初始化、访问与遍历方法,以及Arrays类的常用操作,对Java数组与集合相... 目录一、Java数组基础1.1 数组结构概述1.2 一维数组1.2.1 声明与初始化1.2.2 访问

Spring Security中用户名和密码的验证完整流程

《SpringSecurity中用户名和密码的验证完整流程》本文给大家介绍SpringSecurity中用户名和密码的验证完整流程,本文结合实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定... 首先创建了一个UsernamePasswordAuthenticationTChina编程oken对象,这是S

Go语言数据库编程GORM 的基本使用详解

《Go语言数据库编程GORM的基本使用详解》GORM是Go语言流行的ORM框架,封装database/sql,支持自动迁移、关联、事务等,提供CRUD、条件查询、钩子函数、日志等功能,简化数据库操作... 目录一、安装与初始化1. 安装 GORM 及数据库驱动2. 建立数据库连接二、定义模型结构体三、自动迁

ModelMapper基本使用和常见场景示例详解

《ModelMapper基本使用和常见场景示例详解》ModelMapper是Java对象映射库,支持自动映射、自定义规则、集合转换及高级配置(如匹配策略、转换器),可集成SpringBoot,减少样板... 目录1. 添加依赖2. 基本用法示例:简单对象映射3. 自定义映射规则4. 集合映射5. 高级配置匹

SpringBoot集成LiteFlow工作流引擎的完整指南

《SpringBoot集成LiteFlow工作流引擎的完整指南》LiteFlow作为一款国产轻量级规则引擎/流程引擎,以其零学习成本、高可扩展性和极致性能成为微服务架构下的理想选择,本文将详细讲解Sp... 目录一、LiteFlow核心优势二、SpringBoot集成实战三、高级特性应用1. 异步并行执行2

Android ViewBinding使用流程

《AndroidViewBinding使用流程》AndroidViewBinding是Jetpack组件,替代findViewById,提供类型安全、空安全和编译时检查,代码简洁且性能优化,相比Da... 目录一、核心概念二、ViewBinding优点三、使用流程1. 启用 ViewBinding (模块级

Spring @Scheduled注解及工作原理

《Spring@Scheduled注解及工作原理》Spring的@Scheduled注解用于标记定时任务,无需额外库,需配置@EnableScheduling,设置fixedRate、fixedDe... 目录1.@Scheduled注解定义2.配置 @Scheduled2.1 开启定时任务支持2.2 创建

SQL BETWEEN 语句的基本用法详解

《SQLBETWEEN语句的基本用法详解》SQLBETWEEN语句是一个用于在SQL查询中指定查询条件的重要工具,它允许用户指定一个范围,用于筛选符合特定条件的记录,本文将详细介绍BETWEEN语... 目录概述BETWEEN 语句的基本用法BETWEEN 语句的示例示例 1:查询年龄在 20 到 30 岁

mysql中insert into的基本用法和一些示例

《mysql中insertinto的基本用法和一些示例》INSERTINTO用于向MySQL表插入新行,支持单行/多行及部分列插入,下面给大家介绍mysql中insertinto的基本用法和一些示例... 目录基本语法插入单行数据插入多行数据插入部分列的数据插入默认值注意事项在mysql中,INSERT I

SpringBoot整合Flowable实现工作流的详细流程

《SpringBoot整合Flowable实现工作流的详细流程》Flowable是一个使用Java编写的轻量级业务流程引擎,Flowable流程引擎可用于部署BPMN2.0流程定义,创建这些流程定义的... 目录1、流程引擎介绍2、创建项目3、画流程图4、开发接口4.1 Java 类梳理4.2 查看流程图4