组合优化问题求解方法GA-交叉算子的总结

2024-05-04 00:38

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组合优化问题求解方法GA-交叉算子的总结

离散的组合优化问题:通过数学方法的研究去寻找离散事件的最优编排分组、次序或者筛选等。这些问题的描述都非常简单,并且具有很强的工程性,但最优化的求解很困难。

 

组合优化问题具有一个共同的特点,就是爆炸式增长的候选集(组合爆炸),例如对于旅行商问题而言,其候选集的数量为(N-1)!,其中N为城市的数目。对于这种NP-hard问题,如果采用穷举遍历,那么消耗的时间是指数级增长的,因此解决大规模的TSP采用穷举遍历是不现实的。

 

为了解决组合优化的问题,通常有两大类算法。一类是确定性的算法:比如穷举算法,这类算法由于消耗时间过长以及极大的存储空间要求,已经被现有的性能较优的启发式算法替代。

 

第二类是近似算法,这类算法通常能找到足够好的近似解,不保证能找到最优解。包括:模拟退火算法、遗传算法、粒子群算法、蚁群算法、禁忌搜索算法等。

近年来,很多学者对这些启发式算法做了大量的改进,有些提出了两种算法的混合算法,使得其性能得到很大的提高。有大量的论文和实验证明遗传算法的拥有较有的求解性能。这里先对遗传算法做一些总结。

 

遗传算法的性能由初始解的产生、杂交算法和变异算子决定。其中杂交算子和变异算子起着决定性的作用。

 

1999年,P. LARRANAGA et.al【1】 等人对现有的杂交算子做了全面的总结和实验,他们选取了8种杂交算子(APCXEROX1OX2PMXPOSVR)6种变异算子(DMEMISMIVMSIMSM),产生了48种组合,分别使用这48种组合解决相同的TSP问题,并比较结果。得出结论:(交叉算子中,OX优于PMXPMX优于CX2】)杂交算子按从优到劣排列为:EROX1POSOX2;变异算子按从优到劣排列为:

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