基于遗传算法的分类器设计
基于改进遗传算法的SVM模型优化研究
基于改进遗传算法的SVM模型优化研究随着时代的发展和科技的进步，越来越多的数据需要被分析和处理。
其中，支持向量机（Support Vector Machine，SVM）是一种经典的机器学习算法，常用于分类和回归问题。
然而，在实际应用中，SVM面临的最大问题是取得高精度分类结果的时间开销，因此优化SVM模型的效率成为了重要的研究方向。
本文主要讨论基于改进遗传算法的SVM模型优化研究。
一、SVM模型简介支持向量机是一种非线性分类器，它的出现开创了一种新的模式识别和数据挖掘技术。
本质上，SVM是通过在高维空间中将样本划分为不同的类别来进行分类。
相较于传统的分类算法，SVM具有许多优点，例如：可以处理多维度问题；不容易陷入局部最优解；可以处理高维数据；准确率高等等。
因此，SVM在很多领域得到广泛的应用。
二、SVM模型优化方法尽管SVM是一个非常优秀的分类器，但是它的计算复杂度也非常高。
优化SVM模型效率的方法有很多，如分类器参数优化、核选择、特征选择等。
下面，我们将重点介绍基于改进遗传算法的SVM模型优化方法。
1、改进遗传算法遗传算法是一种基于自然进化思想的优化算法。
它通过模拟自然选择、遗传变异等过程来寻找最优解。
对于优化SVM模型而言，遗传算法是一种非常有效的工具。
然而，遗传算法存在一些缺陷，例如：算法收敛速度慢、易受参数设置的影响等。
因此，许多学者提出了改进遗传算法，以提高算法的效率和准确率。
2、SVM模型参数优化SVM模型的效果和参数的选取密切相关，因此，进行SVM参数的优化是提高算法效率的一种重要的手段。
一般有两种方法进行SVM参数优化：网格搜索和遗传算法。
基于改进遗传算法的SVM模型优化研究，就是采用遗传算法进行SVM参数的优化，以达到优化SVM模型性能的目的。
3、实验结果为了验证该算法的优越性，我们在多个数据集上进行测试实验。
通过实验数据的分析，我们可以得出以下结论：使用改进遗传算法进行SVM模型参数优化，可以提高SVM模型的预测精度；与传统的遗传算法相比，改进遗传算法更加有效、更加稳定，并且能够在相同条件下更快地收敛。
基于模拟退火遗传算法的贝叶斯分类
［ ｙｗ ｒｓ Ｋｅ ｏ ｄ ｜Ｄａａ ｎｎ ； ａｖ ａｅｉｎ Ｓｍｕａ ｄａ ｎａｉｇａｇ ｒｈ ； ｎ ｔ ｌｏｉ ｍｓＦ ａｕｅｒｄ ｃｉｎ Ｆｔｅｓｕ ｃｉｎ ｔ ｉ Ｎ ｉｅＢ ｙ ｓ ； ｉ ｌｅ ｎ ｅｌ ｌｏ ｔｍｓＧｅｅｉ ａ ｒｈ ； ｅｔｒ ｕ ｔ ； ｉ ｓ ｆｎｔ ｍｉ ｇ ａ ｔ ｎ ｉ ｃ ｇ ｔ ｅ ｏ ｎ ｏ
数 据 挖 掘（ ｔ Ｍｉｉｇ Ｄ 是 从 大量 的、 不 完全 的、 有 Ｄａ ｎｎ ， Ｍ） ａ
１ ＋１： ＝ｌ
噪声 的、模糊 的、随机的数据 中提取隐含的、事先未知 的、
潜在有用的信息 的处理过程。分类预测是数据挖掘 中的重要 分支 。分类是找出一组能够描述数据集合典 型特征 的模型 ， 以便对未 知变量做出预测或分类 。分类算法 的核心部分是构 造分类器。 朴素贝叶斯分类器（ ｉｅＢ ｙｓ ｎＣ ａｓ ｉｒ Ｎ Ｃ） Ｎａ ａｅｉ ｌｓｉｅｓ Ｂ …由 ＇ ｖ ａ ｆ ， 于计算高效、精确度高，并具有坚实的理论基础 而得到广泛 的应用 。。但 由于 朴素贝叶斯分类器 的条件独立性假设 ，使 ｊ 得所选数据集 的条件属性集在预处理时必须进行属性约简。 遗传算法（ ｅ ｅｃ Ａ ｇ ｒｈ ，ＧＡ 是模拟 生物在 自然环 Ｇ ｎｔ ｌｏｉ ｍ ｉ ｔ ） 境中的遗传和进化过程而形成 的一种 自适应全局优化概率搜 索算法 ，具有较强的鲁棒性 ，其思想简单、应用广泛 。本 Ｊ 文结合改进 的模拟退火遗传算法 ，提出一种基于模拟退火遗
法为避免数据预 处理 时的属性约简对 分类效果 的直接影响 ， 在训练集上通 过随机属性选取 生成若干属性子集，以这些子集构建相应 的朴素 贝 叶斯分类器，采用模拟退火遗传算法进行优选 。实验表明 ，与传统的朴素贝 叶斯 方法相 比，该方法具有更好 的性能 。 关健词 ：数据挖掘；朴素贝叶斯 ；模拟退火算法 ；遗传算法 ；属性约简 ；适应度函数
遗传算法中基于规则的分类器编码长度研究
［ Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｌ Ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ（ Ｇ Ａ ）ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ａ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｌ ｅ ａ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｏ ｌ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ｇ ｕ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｒ ｕ ｌ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ，
ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ．Ｉ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｎ ｇ ｈ ｔ ｆ ｏ ｒ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｙ ｐ ｒ ｏ ｂ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ
确描 述 。针对 遗 传算法 编码 没有 统一 标 准 的问题 ，研 究基于 规则 的分类器 个体 特征 编码 长度 与分 类准 确率 以及 效率 之 间的 关系 ，
通过概率逼近分析个体特征编码长度对分类准确率的影响，利用迭代步骤数的数学期望计算方法，计算遗传算法分类器的分类效
率 。实验 结果 证 明 ，遗 传算 法在密 西根 编码 条件 下 ，个 体特 征编码 长度 越 长 ，分 类器 的分 类准确 率越 高、 收敛速 度越 慢 。 关健 诃 ：遗传 算法 ；分 类规 则 ；遗 传 算法编 码 ；学 习分类器 系 统 ；离 散数 据 ；连 续数 据
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｎｏ ｍａ ｒ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ４ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
一种基于遗传算法的SVM决策树多分类方法
２ ０ ０１
信 号 处 理
Ｓ ＧＮＡＬ Ｉ ＰＲＯＣＥＳ ＮＧ ＳＩ
Ｖｏ ＿ ６ ｌ２ ．
Ｎ ．０ ｏ １
１ Ｏ月
０ｃ ． ｔ２０１ ０
一
种 基 于 遗传 算 法 的 Ｓ Ｍ 决 策 树 多分 类 方 法 Ｖ
王 一 杨俊安 刘 辉
（ ．电 子 工 程 学 院 合 肥 ２ ０ ３ ； ．安 徽 省 电子 制 约技 术 重 点 实 验 室 合 肥 ２ ０ ３ ） １ ３０ ７ ２ ３０ ７
ａ ｃ ｒ ｃ ａ ｅａ ｈ ｅ ｅｉ ｌ ｏ ｔ ｃ ｕ ａ ｙ ｒｔ ｓｔ ｅ ｇ ｎ ｔｃａ ｇ ｒ ｈｍ ｔ ｓ ｕ ｃ ｉｎ，ｔ ｅ ｔ ｈ ｌ ｆｇ ｎ ｔｃ ａｇ ｒｔ ｍ ， ａ ｎ ｈ ｐ ｉ ｌｄｅ ｓｏ ｒ ｅ，ａ ｄ ｉ ｉ ｆ ｎｅ ｓｆ ｎ ｔｏ ｈ ｎ ｗｉｈ ｔｅ ｈｅபைடு நூலகம் ｏ ｅ ｅ ｉ ｌ ｏｉｈ ｗｅ ｃ ｎ ｆ ｄ ｔ ｅ ｏ ｔｍａ ｃｉｉ ｎ ｔｅ ｉ ｎ
Ａ ｓｒｃ ： Ｒ ｃ ｎｌ ， ｎｔｅｆ ｌｓｏ ｍ ｃ ｉ ａｎｎ ， ｏ ｏｕ ｅｓ ｐ ｏ ｅ ｔｒ ｃ ｉｅｆ ｕｔ ｃ ｓ ｏ ｊｃ ｌｓ ｆ ａｉ ｂｔ ｔ ａ ｅ ｅ ｔ ｉ ｅｄ ｆ ａ ｈｎ ｌ ｒｉｇ ｈ ｗ ｔ ｓ ｕ ｐ ｒ ｖ ｃｏ ｍａｈｎ ｒｍ ｌ —ｌ ｓ ｂｅ ｔ ｃａｓ ｃｔ ｎ ｙ ｈ ｉ ｅｅ ｔ ｏ ｉ ａ ｓ ｉ ｉ ｏ
的分类 精度和更短的分类时 间。 关键词 ：支持 向量机 ；遗传算法 ；决策树
中图分类号： Ｎ ５・ Ｔ ９９１
文献标 识码 ：Ａ
文 章编号 ：１０ — ５０ ２ １ ） ０ １９ － ５ ０ ３ ０ ３ （０ ０ １— ４ ５ ０
一种基于遗传算法的优化分类器方法
Ｖ Ｊ ＮＯ６ ０． ７ ．
ＮＯ ． ０ ８ Ｖ２ ｏ
一
种基 于遗传算法的优化分类器方法
马世欢 ， 张 今
（ 河南工 业职 业技 术学 院
计 算机 工程 系，河 南 南阳
４ ３０ ） ７ ０ ９
摘要 ： 通过 遗传 算法 对 多个分类 器进 行组 合优化 的方 法使 用 的是 多数 投 票策略 ． 据 遗传 算法 根 的 结果使 每 个分类 器拥有 不 同的投 票权 重 。 实验 结果表 明 ， 传 算 法可 以较好 地 完成优 化任务 ， 遗 在 对分 类器进行 组合优 化方 面 ， 得到 比简单 的分类 器组合和 更 高的精 度 。 关键词 ： 类 ； 分 遗传 算 法 ； 器 学 习 ； 据挖 掘 机 数 中图分 类号 ：Ｐ ８ Ｔ １ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：６ １ ９ ４ ２ ０ ）６ ０ １ — ２ １７ — １Ｘ｛０ ８ ０ — ０ ３ ０ 数 据分 类在 统计 学 、 机ห้องสมุดไป่ตู้ 学 习 、 经 网络 系统 中 神 已经被 广泛 研究 。 近来 ， 它又成 为数 据挖 掘 中的 一个 重 要研 究 方 面…。解 决 数据 分 类 问题 已经 有很 多 方 法， 包括 机器 学 习方法 、 计学 方法 、 经 网络 方法 。 统 神 但 只 使用 一 个 单独 的 分类 器 处 理 所有 的 分类 问题 ． 是 不可 能获 得好 的分 类结 果 的。 因为 在每 一 种情 况 中的最优 分 类器 可能 高度 的依 赖 问题域 ．所 以在 实 际情 况 中 ， 有可 能会 遇 到这种 情 况 ： 很 没有 一 个单 独 的分类器 能 以一 种可 以接 受 的精度 进行 分 类 。在这 种情 况下 。集 中不 同分类 器 的分类 结果 以获得 最好 的精度 将是 一种 更好 的选 择 。 遗传算 法 是在 很 多类型 的 问题 中都 适 用 的一种 优化 技术 ［。它可 以搜 索 空 间 的全 局 最 优 解 而不 必 ２ ］ 考虑 局部解 。除 了 目标 函数 以外 不必 具 有 任何 特定 的知识 点 ， 并且 具有 很 强 的容错 性 和易用 性 。因此 。 它很容 易 同其 它技术 杂 交 ，优化 某个 算 法或 者对 几 个 算法 进行 组 合优 化 。本文 就是 利用 遗 传算 法对 分 类 器进 行组 合优化 ， 以求得最 优 的分类 器组 合 。
基于遗传算法的Mamdani模糊分类器的研究
云南 民族大学学报 （ 自然科学版） Ｊｕｎｌｏ Ｙ ｎａ ｎｖｒｉ ｆＮ ｔ ｎｌｉｓ Ｎ ｔｒｌＳｉ ｃｓＥ ｉｏ ） ｏ ｒａ ｆ ｕ ｎｎ Ｕ ｉｅ ｔ ｏ ａｏａｉｅ（ ａｕａ ｃ ｎｅ ｄ ｉ ｓｙ ｉ ｔ ｅ ｔｎ
Ｖ０ ．１ Ｎｏ． １ ９ ３ Ｍａ ０１ ｙ２ ０
大多数 简单分类 问题 ， 常采用 总结专 家知识 的方 法构 造模 糊 分类 器 ， 通 而对 于 复杂 系 统 ， 们 很难 获得 人 完备 的专家知 识 ， 数据 相对容 易获得 ， 而 因此 建立 在数据 构造 的模 糊 分类 系 统成 为研 究 的 热点 ， 们 主要包 它 括模糊 聚类 ］模糊 神经 网络 和 进化模 糊系统 等． 些方法 通常 利用 了模 糊 模 型万 能逼 近器 的功 能 ， 、 这 以 精确性 指标 为研究 目标 ， 而模糊 模型 的解释性 却 没有得 到较好 的处理 ． 模糊 模 型的知识 表达 形式和推 理机 制 可 以融合专 家 的经 验和 知识 ， 比于神经 网络等模 型 ， 合人 的思维 习惯 ， 结构 和 隶属 函数 参数 可 以有 明 相 符 其 显 的语 义意 义 ， 人们 可通 过易 于理解 的模糊 规则来 洞察 系统 的内部运 行机 理 ， 释性 是模 糊模型 的最显 著 即解 的特 征． 如何 从数 据 中 自动构造 出精 确性 和解 释性 的模糊 系统 ， 近年 来成为 一个 较热 门的研 究领域 ．
摘 要 ：大 多数 的模糊 分 类器 ， 建立在 先 验 的或 专 家知 识 的基 础上 的模 糊 规 则 而构 建 的模 糊 分 是
类器 ， 在 实 际的 大 量数 据 中， 没有 先验 知 识 的 ， 而要 提 取 模 糊 规 则是 较 困难 的． 究 了 但 是 进 研
遗传算法在人脸识别中的应用案例
遗传算法在人脸识别中的应用案例人脸识别技术是近年来快速发展的一项前沿技术，它在安全领域、智能手机解锁、人脸支付等方面都有广泛的应用。
而遗传算法作为一种优化算法，也被广泛应用于人脸识别中，以提高识别准确率和效率。
本文将介绍一些遗传算法在人脸识别中的应用案例，并探讨其优势和局限性。
一、遗传算法在特征提取中的应用在人脸识别中，特征提取是非常重要的一步。
传统的特征提取方法如主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）等，都存在一定的局限性。
而遗传算法可以通过优化特征选择的过程，自动地找到最佳的特征子集，从而提高识别准确率。
以基于遗传算法的特征选择方法为例，首先将人脸图像转化为数字矩阵，然后通过遗传算法来选择最佳的特征子集。
遗传算法通过模拟进化过程中的选择、交叉和变异等操作，不断优化特征子集的性能。
通过这种方法，可以减少特征维度，去除冗余信息，提高分类器的性能。
二、遗传算法在分类器设计中的应用分类器是人脸识别中的核心组件，它的设计直接影响到识别准确率。
遗传算法可以应用于分类器的参数优化，以提高分类器的性能。
以基于遗传算法的支持向量机（SVM）参数优化为例，首先通过遗传算法来搜索最佳的SVM参数组合，如核函数类型、惩罚因子等。
然后使用优化后的参数训练SVM分类器，从而提高分类准确率。
三、遗传算法在人脸图像增强中的应用人脸图像质量对于识别准确率有着重要影响。
而遗传算法可以应用于人脸图像增强，以提高图像质量，从而提高识别准确率。
以基于遗传算法的图像增强为例，首先通过遗传算法来寻找最佳的图像增强参数，如对比度、亮度等。
然后使用优化后的参数对人脸图像进行增强处理，从而提高图像质量，增强人脸特征的可辨识度。
遗传算法在人脸识别中的应用具有一定的优势，但也存在一些局限性。
首先，遗传算法的计算复杂度较高，需要大量的计算资源和时间。
其次，遗传算法的结果具有一定的随机性，可能无法保证每次都能找到全局最优解。
此外，遗传算法的参数设置也对结果产生一定的影响，需要经验和调优。
基于遗传算法的优化设计论文[5篇]
![基于遗传算法的优化设计论文[5篇]](https://img.taocdn.com/s3/m/cad20e2c974bcf84b9d528ea81c758f5f61f2985.png)
基于遗传算法的优化设计论文[5篇]第一篇：基于遗传算法的优化设计论文1数学模型的建立影响抄板落料特性的主要因素有:抄板的几何尺寸a和b、圆筒半径Ｒ、圆筒的转速n、抄板安装角β以及折弯抄板间的夹角θ等［4，9］。
在不同的参数a、β、θ下，抄板的安装会出现如图1所示的情况。
图1描述了不同参数组合下抄板的落料特性横截面示意图。
其中，图1(a)与图1(b)、图1(c)、图1(d)的区别在于其安装角为钝角。
当安装角不为钝角且OB与OC的夹角σ不小于OD与OC夹角ψ时(即σ≥ψ)，会出现图1(b)所示的安装情况;当σ＜ψ时，又会出现图1(c)与图1(d)所示的情况，而两者区别在于，η+θ是否超过180°，若不超过，则为图1(c)情况，反之则为图1(d)情况。
其中，点A为抄板上物料表面与筒壁的接触点或为物料表面与抄板横向长度b边的交点;点B为抄板的顶点;点C为抄板折弯点;点D为抄板边与筒壁的交点;点E为OB连线与圆筒内壁面的交点;点F为OC连线与圆筒内壁面的交点。
1．1动力学休止角(γ)［4，10］抄板上的物料表面在初始状态时保持稳定，直到物料表面与水平面的夹角大于物料的休止角(最大稳定角)时才发生落料情况。
随着转筒的转动，抄板上物料的坡度会一直发生改变。
当物料的坡度大于最大稳定角时，物料开始掉落。
此时，由于物料的下落，物料表面重新达到最大稳定角开始停止掉落。
然而，抄板一直随着转筒转动，使得抄板内物料的坡度一直发生改变，物料坡度又超过最大休止角。
这个过程一直持续到抄板转动到一定位置(即抄板位置处于最大落料角δL时)，此时抄板内的物料落空。
通常，在计算抄板持有量时，会采用动力学休止角来作为物料发生掉落的依据，即抄板内的物料坡度超过γ时，物料开始掉落。
该角主要与抄板在滚筒中的位置δ、动摩擦因数μ和弗劳德数Fr等有关。
1．2抄板持有量的计算随着抄板的转动，一般可以将落料过程划分为3部分(Ｒ－1，Ｒ－2，Ｒ－3)，如图1(a)所示。
一种基于遗传算法的数据抽样方法
３结 论及 展望
２实 验 结果 和分 析
使用遗传算法进行搜索方法 ， 随机抽样 分类测试作为评价函数 在Ｗｅ ｋ ａ 系统上实现算法 ， 使用 ＵＣ Ｉ 数据集验证 。 选取 较大规模 的实例过滤器算法 ， 可 以有效地 降低数据集的规模 ， 同时保证使用 经 过过 滤 的 数 据 集 建立 的 分 类器 的性 能 ， 比原 始 的 数据 集 建 立 的 分 表 １ 实 验 数 据 集 描 述 类器 的性能要高。 而且对于大部分数据集可有效地 增加分类器的分 数据 集 文件 名 实 例数 属性 数 类值 数 类精度 。
熊
＿ ＋ ｛ 数 ｒ 字 技 术 谚
算法分析
种基于遗传算法的数据抽样方法
白俊
（ 北 京京 北职 业技 术 学 院 北 京 １ ０ １ ４ ０ ０ ）
摘要： 朴素 贝叶斯 分 类 器是 一种基 于独立假 设 的 贝叶斯 定理 的 简单 概 率分 类 器 ， 依 靠精 确 的 自然 概率 模 型 ， 在 有监 督 学 习的样本 集 中能 获 取得 非 常好 的分 类 效果 。 本 文以 朴素 贝叶 斯分 类 器为基 础 ， 提 出一种 最优保 存 简 单遗传 算 法 为搜 索方 法 ， 随机抽 样 分类 测试 作 为适应 性 函数 来 设计 实现 实例 选择 算法 。 实验 表 明 ， 该 抽样 方 法在 不 降低朴 素 贝 叶斯分 类 器精度 的前提 下 明显 降低 计 算代价 ， 对部 分数 据集还 可有效 地提 高分
类器的分类精度。
关键 词 ： 贝叶 斯分 类器 数据质 量 实例选择 数据 挖掘 中图分 类 号 ： Ｔ Ｐ１ ８ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ７ — ９ ４ １ ６ （ ２ ０ ｌ ３ ） ０ １ 一 ｏ１ ０ ７ 一 ｏ １
一种基于遗传算法的加权朴素贝叶斯分类算法
一种基于遗传算法的加权朴素贝叶斯分类算法保玉俊;周莉莉;段鹏【摘要】朴素贝叶斯算法因其分类精度高、模型简单等优点而被得到普遍应用,但因为它需要具备很强的属性之间的条件独立性假设,使得其在实际分类学习中很难实现.针对这个缺点,提出了一种基于遗传算法的加权朴素贝叶斯分类算法(G_WNB).该算法将遗传算法(GA)与加权朴素贝叶斯分类算法(WNB)相结合,首先使用基于Rough Set的加权朴素贝叶斯分类算法,综合信息论与代数论给出的属性权值求解方法,计算出每个属性的权值,以初始权值作为初始种群,加权朴素贝叶斯的分类正确率为适应度函数,采用遗传算法优选,以使适应度函数最高的权值为数据集的最终权值,最后使用G_WNB进行分类.实验表明,该算法提高了分类准确率,同时提高了朴素贝叶斯分类器的性能.【期刊名称】《云南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(027)006【总页数】5页(P525-529)【关键词】加权朴素贝叶斯;Rough集;属性重要度;遗传算法;适应度函数;分类【作者】保玉俊;周莉莉;段鹏【作者单位】云南民族大学数学与计算机科学学院,云南昆明650000;云南民族大学数学与计算机科学学院,云南昆明650000;云南民族大学数学与计算机科学学院,云南昆明650000【正文语种】中文【中图分类】TP311.13数据挖掘(data mining)是知识发现的过程.分类是数据挖掘中的重要研究领域之一.分类是通过对样本数据进行分析和学习构造分类器的过程.分类算法的核心部分是构造分类器[1].其中最经典的分类算法有决策树、贝叶斯分类、神经网络等[2].在各个经典分类算法中，朴素贝叶斯算法(简称NBC)，因计算高效、模型简单、计算精度高得到广泛应用.然而，由于朴素贝叶斯的条件独立性假设在实际应用中比较难满足，针对朴素贝叶斯的缺点，众多学者[3]通过研究学习贝叶斯网络来改进其性能.国外学者Zhang Harry在文献[4]中提出了5种加权朴素贝叶斯算法(weighted native bayes,简称WNB)，分别针对不同的方向，评价每个类属性对分类的影响程度给类属性赋予不同的权重，该算法不仅保留了朴素贝叶斯的分类精度高的优点，又削弱了类属性条件独立性假设，在一定程度上优化了朴素贝叶斯算法的性能，实验证明爬山法和Monte Carlo相结合的权值求解很大程度上提高了分类器的性能[5].文献[6]中基于粗糙集属性重要度理论求解属性权值，提出了一种综合信息论与代数论给出的属性权值求解方法.文献[7]提出了一种基于人工免疫系统(AIS)的自适应属性加权方法用于朴素贝叶斯分类.相比较NBC，上述加权朴素贝叶斯算法在某些数据集上的确提高了分类准确率，但在另外一些数据集上却差强人意.为了在大部分数据集一定程度上都提高WNB分类准确率，我们基于遗传算法(GA)和加权朴素贝叶斯(WNB)相结合，提出了一种基于遗传算法的加权朴素贝叶斯分类算法(G_WNB),使用WNB算法进行属性权值求解，然后以属性权值作为初始种群，WNB的分类正确率为适应度函数，采用遗传算法优选，得到后代中适应度函数最高的权值为数据集的最优权值，提高了分类准确率.对UCI上4个数据集进行实验，分类的结果表明：提出的G_WNB算法有效的结合了遗传算法的全局最优解特性的和WNB算法的高效性，提高了分类准确率.1 系统理论模型描述1.1 遗传算法遗传算法是一种搜索全局最优解的模拟自然进化算法[8-9]，它是模仿生物遗传学和自然选择的机理，是一种仿真生物进化过程的计算模型[10]，具有较强的鲁棒性、使用简单、应用广泛.遗传操作的基本原理是：在遗传算法中，随机产生所求解问题的数字编码，称为染色体，产生初始化种群后，根据适应度函数评价染色体，采用优胜劣汰、适者生存的原理，挑选适应度高的染色体进行遗传操作.采用遗传操作后的个体集合，形成下一代新的种群，对新种群进行下一代的进化[11].这个过程使后一代种群比前一代种群更加适应环境，后代种群中的最优个体则是问题的近似最优解.其基本遗传操作有：编码与解码、适应度函数选取、选择、交叉、变异[12].1.2 朴素贝叶斯分类算法1.2.1 朴素贝叶斯模型(NBC)定义1 贝叶斯公式(1)P(C|X)称为条件X属于C的后验概率，P(C)，P(X)分别为类别C和条件X的先验概率，P(X|C)是C属于X的后验概率.假设A表示属性变量，数据样本集共有m个属性变量，C表示类别属性变量，特征向量X={x1,x2,…,xm}表示m个属性变量(A1,A2,…,Am)的具体取值，类别变量C表示n个不同的取值C1,C2,…,Cn，即n个不同的类别.用Test=<x1,x2,…,xm>表示测试样本集；Traini=<x1,x2,…,xm,ci>表示训练样本集.因为其属性的条件独立性假设，有：(2)由贝叶斯定理可知后验概率公式为：(3)未知样本标号Test属于后验概率最大的类别中，由于P(x)为一常数，于是式(3)修改为下式，称为朴素贝叶斯模型[5]：(4)1.2.2 属性加权朴素贝叶斯模型(WNB)由于朴素贝叶斯条件独立性的假设在实际应用，有学者为了弱化其属性条件独立性假设的影响，根据属性对分类的重要程度大小给属性赋予相应的权重，并提出了属性加权朴素贝叶斯模型[4]：1≤k≤n.(5)其中w(i)代表类属性Ai的权重，属性的权重的大小正比于属性对分类的影响程度高低.加权朴素贝叶斯分类学习的核心在于获得可以提高分类正确率的属性权值[13].2 基于遗传算法的加权朴素贝叶斯分类算法模型(G_WNB)2.1 求解属性权值由于朴素贝叶斯分类自身条件独立性假设在实际情况中大部分无法成立，这缩小了朴素贝叶斯的分类适用范围.所以，根据属性对分类的贡献程度对每个属性赋予合适的权值构造分类器.文献[6]中基于Rough Set的属性重要性理论，综合信息论、代数论角度给出了属性权值求解的方法，提出了改进的属性加权朴素贝叶斯分类方法，并证明了该方法的有效性,优于文献[4]中的爬山法、信息增益法和Mente Carlo方法.所以运用基于Rough Set中的信息论、代数论，综合两方面赋予属性权值.定义2 (信息论下属性重要度的权值定义)[14] 设I(xi,C)表示条件属性Ai与类别属性C在信息论下的互信息量，则属性Ai权重为：(6)定义3 (代数论下属性属性重要度的权值定义)[14]设SGF(xi,C)表示条件属性Ai对于类别属性C的代数论下属性重要度，则属性Ai的权值为：(7)信息论与代数论下的属性重要度互相互补，因为：代数论下的属性重要度考虑的是该属性对确定分类子集的影响,信息论下的属性重要度考虑的是该属性对于不确定分类子集的影响，并且属性重要度在两种角度下并非具有一致性[15].综合考虑属性对确定分类子集和不确定分类子集的影响,可综合信息论与代数论的属性重要度的均值,所以定义属性权值为:定义4 (综合信息论与代数论的属性权值定义)[6]设w1i和w2i分别代表属性Ai在信息论和代数论下的属性重要性，可得属性Ai在综合信息论和代数论下的权值wi 为：(8)通过定义4可求解条件属性Ai的每个属性权值，将式(8)代入式(5)，可得到属性加权的朴素贝叶斯分类器WNB.2.2 最优权值提取改进的加权朴素贝叶斯分类器WNB放松了朴素贝叶斯的条件独立性假设，在实际运用中得以满足.WNB算法在某些数据集上表现很好，但却在另外数据集上的表现差强人意.目前学者J Liu将混合模拟退火和遗传算法相结合对属性集进行优化，提出一种基于遗传算法的朴素贝叶斯算法[16],众多学者遗传算法与贝叶斯算法结合[17-18]并取得较好成果[19-20].所以我们提出基于遗传算法的加权朴素贝叶斯分类算法G_WNB：2.2.1 G_WNB编码方式[10]采用2进制编码方式，每条染色体由一组2进制组成，每条染色体对应条件属性的权值，长度为数据库中随机属性的个数，每个2进位制依次与每个属性的初始权值相对应.2.2.2 G_WNB初始种群首先由WNB算法确定每个条件属性权值，以条件属性权值的数字编码作为初始种群进行搜索，减少解的搜索空间，从而大大提高了效率.2.2.3 G_WNB适应度函数适应度函数为WNB分类器的分类正确率f(x)，eval(v)=f(x)，v表示染色体.2.2.4 算法参数设置遗传算法的参数有种群规模和算法执行的最大代数目、交叉概率、变异概率等[21].使用了如下参数：最大代数目pop_maxiter=100，种群规模pop_size=50，交叉概率pc=0.8，变异概率pm=0.05.2.2.5 G_WNB算法①使用ChiMerge算法离散化数据集,采用分层随机抽样方法将数据集分成训练集和测试集；②使用WNB算法处理样本集，生成m个条件属性初始权值wi，求解初始权值分类正确率accuracy1；③将初始权重wi作为初始种群，采用遗传算法优选；④终止条件判断：当达到最大代数目时停止，否则转向步骤④；⑤输出遗传种群中，适应度函数最优的染色体作为问题的最优解Wi(最优权值)，同时输出最优权值的适应度函数accuracy2.3 实验将提出的基于遗传算法的加权朴素贝叶斯算法应用到4个来自于UCI开源数据集，验证其改进效果.4个数据集分别如下：australian,cleveland,heart,iris.数据集的具体描述为表1；对每个数据集首先采用chimerge算法对连续数据进行离散化处理[22]；采用分层随机抽样，训练集占70%，测试集占30%.表1 所用数据集的描述编号数据集条件属性数决策属性数样例数有无缺失属性有无连续属性1australian142690NY2cleveland135302YY3heart132270NN4iris43150NN事先采用上述分层随机抽样将数据进行划分，对每个测试集进行测试.首先将数据集进行WNB分类，得到分类的正确率；然后将数据集进行G_WNB优选，得到最优解，将最优解代入适应度函数得到G_WNB分类算法的正确率；最后将数据集进行朴素贝叶斯、加权朴素贝叶斯、文献[19]的GA_K2、GA_GS算法分类，同样得到分类的正确率；得到的正确率如表2所示：表2 5种分类算法在各数据集上的分类正确率 %编号数据集分类正确率NBCWNB 文献[19]GA_K2文献[19]GA_GSG_WNB1australian86.0189.2586.0985.6590.312cleveland78.5783. 8781.3683.3988.233heart81.3383.1583.7084.4490.324iris92.6896.4194.0095 .3398.72通过仿真实验证明，无论是综合信息论和代数论的属性重要度改进的属性加权朴素贝叶斯算法，还是基于改进的遗传算法属性加权朴素贝叶斯算法，都大部分提高了分类精度，这是之前所预见的，从图1可见，G_WNB模型在大部分数据集上都要好于NBC、WNB、GA_K2、GA_GS模型，说明G_WNB模型的分类效果更优.4 结语针对目前属性加权的朴素贝叶斯的缺点，提出了一种基于遗传算法的加权朴素贝叶斯分类算法，不仅避免了朴素贝叶斯的条件独立性假设，而且以属性权值为遗传算法的最优解、分类正确率为适应度函数，在不同数据集上可以进一步提高分类能力.实验采用UCI中的4个数据集为测试集，比较NBC、WNB、GA_K2、GA_GS、G_WNB五种分类算法的分类精度.实验证明：G_WNB算法可以根据数据本身特点提高属性加权朴素贝叶斯分类的效果.对于加权朴素贝叶斯来说，对属性赋予权值虽然提高了分类性能，但没有考虑到冗余属性这一方面，不相关属性对分类的影响不大，但在加权朴素贝叶斯分类学习中也会赋予冗余属性一个权值，这样不但会影响分类精度，还会影响分类效率.所以如何约简属性，提高分类效果将是下一步研究的方向.参考文献:【相关文献】[1] 乐明明. 数据挖掘分类算法的研究和应用[D]. 成都：电子科技大学, 2017.[2] 魏茂胜. 数据挖掘中的分类算法综述[J]. 网络安全技术与应用, 2017(6):65-66.[3] COOPER G F. 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基于遗传算法的分类器设计
两点交叉算子三
如此例所示，这种交叉方法中后代可以包含与双亲不同数 量的规则，同时保证了按这种方式产生的位串表示良定义的 （well-defined）规则集。需要说明的是，交叉算子的交叉点 不能落在决策属性的编码位串中，否则规则的决策属性位串 中不止一个1或者全0，规则将不符合语义，成为一条无效规 则。
系统地执行过程二
Procedure Incremental Learning with Alternating Segments（ILAS） Input:Examples;NumSegments,NumIteratins Initial GA Recorder Examples in NumSegments parts of equal class distribution Iteration=0; SegmentSize=size(Examples)/NumSegments While Iteration<Numiterations If Iteration=NumIterations-1 Then TrainSet=Examples; Else CurrentSegment=Iteration mod Numsegments TrainSet=examples from Examples[CurrentSegment*SegmentSize]to Examples[(CurrentSegment+1)*SegmentSize] EndIf Run one iteration of the GA with TrainSet Iteration=Iteration+1 EndWhile Output:Best set of rules from GA population
TL' = TL *
一种基于自适应遗传BP算法的神经网络目标分类器设计方法
Ｗ ＡＮＧ ｉ Ｆｅ
（ Ｂ ｉＷａｅ ｓｕ ｃｓＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｅ ｅ Ｗｕ ａ ３０ ０ Ｃ ｉａ Ｈｕ ｅ ｔｒＲｅｏ ｒｅ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｃ Ｈ ｇ ， ｈ ｎ ４ ０ ７ ｈｎ ）
是通过回声信号来识别目 １１ １。 ２本文主要讨论被动声纳 目标识别。 目标分类器是水下目标识别系统的重要组成部分 ， 自将神经 网络技术应用于声纳检测系统的 目标分类器设计以来 ， 声纳 目标 分类技术得到了很大发展 。 神经 网络分类器 的样本参数隐含于网 络的连接权 中， 它无须被事先知道，在反复训练中 自动调整以达 到期望 目标 。因此，神经网络的在线学习、自适应功能使得神经
ｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ｈ ｗｓｔａ ｅｐ ｒｏｍ ａ ｃ ｆ ｈ ｅ ｒｌｎ ｔ ｒ ａｇ ｔ ｌｓｉ ｅ ｅｔｒｔ ａ ｈ ｒｄ ｔ ｎ ｌｈ ｔ ｆｎ ｕａ ｆ ｐ ｒｍｅ ｔｓ ｏ ｔ ｈ ｅｆ ｒ ｎ ｅｏ ｅｎ ｕ ａ ｅｗｏ ｋｔｒ ｅ ａｓｆ ｒｉ ｂ ｔ ｎｔ ｅｔａ ｉ ｏ ａ ａ ｅ ｒ ｌ ｅ ｈ ｔ ｔ ｃ ｉ ｓ ｅ ｈ ｉ ｔ ｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈｅ ｔ ｒ ｅ ｌ ｓ ｉｉ ｒ ｉ ａ ｍｐ ｒ ａ ｔｃ ｍｐ ｉｉ ｎ ｏ ｅ ｕ ｄｅ ｗａ ｅ ａ ｇ ｔｒ ｃ ｇ ｉ ｏ ｙ ｔ ｍ．Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｏ ｅ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ａ ｇ ｔ ａ ｓ ｆｅ ｓ ｎ ｉ ｏ ｔ ｎ ｏ ｃ ｏｓｔｏ ｆ ｔ ｎ ｒ ｔ ｒｔ ｒ ｅ ｅ ｏ ｎ ｔ ｎ ｓ ｓｅ ｈ ｉ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａ ｎ ｖ ｌ ｍ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒｔａ ｎ ｎ ｅ ｒ ｌｎ ｔ ｒ ａ ｇ ｔｃ ａ ｓｆｅ ｙ ｕ ｉ ｇ ｇ ｎ ｔ — ａ ｋ ｒ ｐ ｇ ｔｏ ｌ ｏ ｉｈ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ． ｅ ｒ ｓ ｌ ｔ ｏ ｏ ｒ ｉ ｉ ｇ ｎ ｕ ａ ｅ ｗｏ ｋ ｔ ｒ ｅ ｌ ｓ ｉｉｒｂ ｓｎ ｅ ｅ ｉ ｂ ｃ ｐ ｏ ａ ａ ｉ ｎ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｓｐ ｏ ｏ ｅ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｃ
基于Matlab的遗传算法程序设计及优化问题求解
曲靖师范学院学生毕业论文（设计）题目：基于Matlab的遗传算法程序设计及优化问题求解院（系）：数学与信息科学学院专业：信息与计算科学班级：20051121班学号：2005112104论文作者：沈秀娟指导教师：刘俊指导教师职称：教授2009年 5月基于Matlab的遗传算法程序设计及优化问题求解摘要遗传算法作为一种新的优化方法，广泛地用于计算科学、模式识别和智能故障诊断等方面，它适用于解决复杂的非线性和多维空间寻优问题，近年来也得到了较为广阔的应用. 本文介绍了遗传算法的发展、原理、特点、应用和改进方法，以及基本操作和求解步骤，再基于Matlab编写程序实现遗传算法并求解函数的优化问题. 程序设计过程表明，用Matlab语言进行优化计算，具有编程语句简单，用法灵活，编程效率高等优点. 经仿真验证，该算法是正确可行的.关键词：遗传算法；Matlab；优化Matlab-based genetic algorithm design and optimization of procedures forproblem solvingAbstract：As a new optimizated method,genetic algorithm is widely used in co mputational science,pattern recognition,intelligent fault diagnosisandsoon. It is suitable to solve complex non-linear and multi-dimensionaloptimizatio n problem.And it has been more widely used in recentyears.This paper descri bes the development of genetic algorithms,principle,features,application an d improvement of methods.At the same time,it in-troduces basic operation and solution steps.And then,it achievesgeneticalgorithm on the matlab programmi ng andsolves the function optimization problem.The program design process sh ows that this optimization calculation has advantages of simple programming language,flexible usage and high efficiency in Matlab language.The algorith m iscorrect and feasible by simulated authentication.Keywords: Genetic algorithm； Matlab；Optimization目录1 引言 (1)2 文献综述 (1)2.1国内外研究现状及评价 (1)2.2提出问题 (2)3 遗传算法的理论研究 (2)3.1遗传算法的产生背景 (2)3.2遗传算法的起源与发展 (3)3.2.1 遗传算法的起源 (3)3.2.2 遗传算法的发展 (3)3.3遗传算法的数学基础研究 (4)3.4遗传算法的组成要素 (6)3.5遗传算法的基本原理 (7)3.6遗传算法在实际应用时采取的一般步骤 (8)3.7遗传算法的基本流程描述 (9)3.8遗传算法的特点 (10)3.9遗传算法的改进 (11)3.10遗传算法的应用领域 (12)4 基于MATLAB的遗传算法实现 (14)5 遗传算法的函数优化的应用举例 (17)6 结论 (18)6.1主要发现 (18)6.2启示 (18)6.3局限性 (19)6.4努力的方向 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)1引言遗传算法(Genetic Algorithm)是模拟自然界生物进化机制的一种算法即遵循适者生存、优胜劣汰的法则也就是寻优过程中有用的保留无用的则去除. 在科学和生产实践中表现为在所有可能的解决方法中找出最符合该问题所要求的条件的解决方法即找出一个最优解. 这种算法是1960年由Holland提出来的其最初的目的是研究自然系统的自适应行为并设计具有自适应功能的软件系统. 它的特点是对参数进行编码运算不需要有关体系的任何先验知识沿多种路线进行平行搜索不会落入局部较优的陷阱，能在许多局部较优中找到全局最优点是一种全局最优化方法[1-3]. 近年来，遗传算法已经在国际上许多领域得到了应用. 该文将从遗传算法的理论和技术两方面概述目前的研究现状描述遗传算法的主要特点、基本原理以及改进算法，介绍遗传算法的应用领域，并用MATLAB 实现了遗传算法及最优解的求解.2文献综述2.1国内外研究现状及评价国内外有不少的专家和学者对遗传算法的进行研究与改进. 比如：1991年D.WHITEY 在他的论文中提出了基于领域交叉的交叉算子（ADJACENCY BASED CROSSOVER），这个算子是特别针对用序号表示基因的个体的交叉，并将其应用到了TSP问题中，通过实验对其进行了验证. 2002年，戴晓明等应用多种群遗传并行进化的思想，对不同种群基于不同的遗传策略，如变异概率，不同的变异算子等来搜索变量空间，并利用种群间迁移算子来进行遗传信息交流，以解决经典遗传算法的收敛到局部最优值问题. 国内外很多文献都对遗传算法进行了研究. 现查阅到的国内参考文献[1-19]中, 周勇、周明分别在文献[1]、[2]中介绍了遗传算法的基本原理；徐宗本在文献[3]中探讨了包括遗传算法在内的解全局优化问题的各类算法，文本次论文写作提出了明确的思路；张文修、王小平、张铃分别在文献[4]、[5]、[6]从遗传算法的理论和技术两方面概述目前的研究现状；李敏强、吉根林、玄光南分别在文献[7]、[8]、[9]中都不同程度的介绍了遗传算法的特点以及改进算法但未进行深入研究；马玉明、张丽萍、戴晓辉、柴天佑分别在文献[10]、[11]、[12]、[13]中探讨了遗传算法产生的背景、起源和发展；李敏强、徐小龙、林丹、张文修分别在文献[14]、[15]、[16]、[17]探讨了遗传算法的发展现状及以后的发展动向；李敏强，寇纪凇，林丹，李书全在文献[18]中主要论述了遗传算法的具体的实施步1骤、应用领域及特点；孙祥，徐流美在文献[19]中主要介绍了Matlab的编程语句及基本用法.所有的参考文献都从不同角度不同程度的介绍了遗传算法但都不够系统化不够详细和深入.2.2提出问题随着研究的深入，人们逐渐认识到在很多复杂情况下要想完全精确地求出其最优解既不可能，也不现实，因而求出近似最优解或满意解是人们的主要着眼点之一. 很多人构造出了各种各样的复杂形式的测试函数，有连续函数，有离散函数，有凸函数，也有凹函数，人们用这些几何特性各异的函数来评价遗传算法的性能. 而对于一些非线性、多模型、多目标的函数优化问题用其他优化方法较难求解遗传算法却可以方便地得到较好的结果. 鉴于遗传算法在函数优化方面的重要性，该文在参考文献[1-19]的基础上，用Matlab语言编写了遗传算法程序, 并通过了调试用一个实际例子来对问题进行了验证，这对在Matlab环境下用遗传算法来解决优化问题有一定的意义.3遗传算法的理论研究3.1遗传算法的产生背景科学研究、工程实际与国民经济发展中的众多问题可归结作“极大化效益、极小化代价”这类典型模型. 求解这类模型导致寻求某个目标函数（有解析表达式或无解析表达式）在特定区域上的最优解. 而为解决最优化问题目标函数和约束条件种类繁多，有的是线性的，有的是非线性的；有的是连续的，有的是离散的；有的是单峰值的，有的是多峰值的. 随着研究的深入，人们逐渐认识到：在很多复杂情况下要想完全精确地求出其最优解既不可能，也不现实，因而求出近似最优解或满意解是人们的主要着眼点之一. 总的来说，求最优解或近似最优解的方法有三种: 枚举法、启发式算法和搜索算法.(1)枚举法. 枚举出可行解集合内的所有可行解以求出精确最优解. 对于连续函数，该方法要求先对其进行离散化处理，这样就有可能产生离散误差而永远达不到最优解. 另外，当枚举空间比较大时该方法的求解效率比较低，有时甚至在目前最先进的计算工具上都无法求解.(2)启发式算法. 寻求一种能产生可行解的启发式规则以找到一个最优解或近似最优解. 该方法的求解效率虽然比较高，但对每一个需要求解的问题都必须找出其特有的2启发式规则，这个启发式规则无通用性不适合于其它问题.(3)搜索算法. 寻求一种搜索算法，该算法在可行解集合的一个子集内进行搜索操作以找到问题的最优解或近似最优解. 该方法虽然保证了一定能够得到问题的最优解，但若适当地利用一些启发知识就可在近似解的质量和求解效率上达到一种较好的平衡.随着问题种类的不同以及问题规模的扩大，要寻求一种能以有限的代价来解决上述最优化问题的通用方法仍是一个难题. 而遗传算法却为我们解决这类问题提供了一个有效的途径和通用框架开创了一种新的全局优化搜索算法.3.2遗传算法的起源与发展3.2.1 遗传算法的起源50年代末到60年代初，自然界生物进化的理论被广泛接受生物学家Fraser，试图通过计算的方法来模拟生物界“遗传与选择”的进化过程，这是遗传算法的最早雏形. 受一些生物学家用计算机对生物系统进行模拟的启发，Holland开始应用模拟遗传算子研究适应性. 在1967年，Bagley关于自适应下棋程序的论文中，他应用遗传算法搜索下棋游戏评价函数的参数集并首次提出了遗传算法这一术语. 1975年，Holland出版了遗传算法历史上的经典著作《自然和人工系统中的适应性》，首次明确提出遗传算法的概念. 该著作中系统阐述了遗传算法的基本理论和方法，并提出了模式(schemat atheorem)[4]，证明在遗传算子选择、交叉和变异的作用下具有低阶、短定义距以及平均适应度高于群体平均适应度的模式在子代中将以指数级增长. Holand创建的遗传算法，是基于二进制表达的概率搜索方法. 在种群中通过信息交换重新组合新串；根据评价条件概率选择适应性好的串进入下一代；经过多代进化种群最后稳定在适应性好的串上. Holand最初提出的遗传算法被认为是简单遗传算法的基础，也称为标准遗传算法.3.2.2 遗传算法的发展(1)20世纪60年代，John Holland教授和他的数位博士受到生物模拟技术的启发，认识到自然遗传可以转化为人工遗传算法. 1962年，John Holland提出了利用群体进化模拟适应性系统的思想，引进了群体、适应值、选择、变异、交叉等基本概念.(2)1967年，J.D.Bagely在其博士论文中首次提出了“遗传算法”的概念.(3)1975年，Holland出版了《自然与人工系统中的适应性行为》（Adaptation in Natural and Artificial System）.该书系统地阐述了遗传算法的基本理论和方法，提出了遗传算法的基本定理—模式定理，从而奠定了遗传算法的理论基础. 同年De Jong3在其博士论文中，首次把遗传算法应用于函数优化问题对遗传算法的机理与参数进行了较为系统地研究并建立了著名的五函数测试平台.(4)20世纪80年代初，Holland教授实现了第一个基于遗传算法的机器学习系统—分类器系统（Classifier System简称CS），开创了基于遗传算法的机器学习的新概念.(5)1989年，David Goldberg出版了《搜索、优化和机器学习中的遗传算法》（Genetic Algorithms in Search Optimization and Machine Learning）.该书全面系统地总结了当时关于遗传算法的研究成果，结合大量的实例完整的论述了遗传算法的基本原理及应用，奠定了现代遗传算法的基础.(6)1992年，John R.Koza出版了专著《遗传编程》（Genetic Programming）提出了遗传编程的概念，并成功地把遗传编程的方法应用于人工智能、机器学习、符号处理等方面. 随着遗传算法的不断深入和发展，关于遗传算法的国际学术活动越来越多，遗传算法已成为一个多学科、多领域的重要研究方向.今天遗传算法的研究已经成为国际学术界跨学科的热门话题之一. 遗传算法是一种有广泛应用前景的算法，但是它的研究和应用在国内尚处于起步阶段. 近年来遗传算法已被成功地应用于工业、经济管理、交通运输、工业设计等不同领域解决了许多问题.例如可靠性优化、流水车间调度、作业车间调度、机器调度、设备布局设计、图像处理以及数据挖掘等.3.3 遗传算法的数学基础研究模式定理及隐含并行性原理被看作遗传算法的两大基石，后来又提出了建筑块假设，但是模式定理无法解释遗传算法实际操作中的许多现象，隐性并行性的论证存在严重漏洞，而建筑块假设却从未得到过证明. 对遗传算法的基础理论的研究主要分三个方面：模式定理的拓广和深入、遗传算法的新模型、遗传算法的收敛性理论.(1)模式定理的拓广和深入. Holland给出模式定理：具有短的定义长度、低阶、并且模式采样的平均适应值在种群平均适应值以上的模式在遗传迭代过程中将按指数增长率被采样模式定理可表达为：m(H,t+1)≥m(H,t).()fHf.()⎪⎭⎫⎝⎛---PHOlP mHc.1.1δ(1)其中m(Ht)：在t代群体中存在模式H 的串的个数.4()Hf：在t 代群体中包含模式H 的串的平均适应值. f：t代群体中所有串的平均适应值.l表示串的长度pc 表示交换概率pm表示变异概率.Holland的模式定理奠定了遗传算法的数学基础根据隐性并行性得出每一代处理有效模式的下限值是()l c n2113.其中n是种群的大小c1是小整数. Bertoui和Dorigo进行了深入的研究获得当2βln=,β为任意值时处理多少有效模式的表达式. 上海交通大学的恽为民等获得每次至少产生()21-no数量级的结果. 模式定理中模式适应度难以计算和分析A.D.Berthke首次提出应用Walsh函数进行遗传算法的模式处理并引入模式变换的概念采用Walsh函数的离散形式有效地计算出模式的平均适应度并对遗传算法进行了有效的分析. 1972年Frantz首先发现一种常使GA从全局最优解发散出去的问题，称为GA-欺骗题[5]. Goldberg最早运用Walsh模式转换设计出最小的GA-欺骗问题并进行了详细分析.(2)遗传算法的新模型. 由于遗传算法中的模式定理和隐性并行性存在不足之处，为了搞清楚遗传算法的机理，近几年来人们建立了各种形式的新模型最为典型的是马氏链模型遗传算法的马氏链模型[6-7]，主要由三种分别是种群马氏链模型、Vose模型和Cerf 扰动马氏链模型. 种群马氏链模型将遗传算法的种群迭代序列视为一个有限状态马氏链来加以研究，运用种群马氏链模型转移概率矩阵的某些一般性质分析遗传算法的极限行为，但转移概率的具体形式难以表达妨碍了对遗传算法的有限时间行为的研究；Vose 模型是在无限种群假设下利用相对频率导出，表示种群的概率的向量的迭代方程，通过这一迭代方程的研究，可以讨论种群概率的不动点及其稳定性，从而导致对遗传算法的极限行为的刻画，但对解释有限种群遗传算法的行为的能力相对差一些. Cerf扰动模型是法国学者Cerf将遗传算法看成一种特殊形式的广义模拟退火模型，利用了动力系统的随机扰动理论，对遗传算法的极限行为及收敛速度进行了研究. 还有其它改进模型，例如张铃、张钹等人提出的理想浓度模型，它首先引入浓度和家族的概念，通过浓度计算建立理想浓度模型[8-10]，其浓度变化的规律为：5c(Hi，t +1)=c(H，t).()()()t ftOHfi,(2)c(Hi，t+1)表示模式Hi在t时刻的浓度，并对其进行分析，得出结论：遗传算法本质上是一个具有定向制导的随机搜索技术，其定向制导原则是导向适应度高的模式为祖先的染色体“家族”方向.(3)遗传算法的收敛性理论. 对于遗传算法的马氏链分析本身就是建立遗传算法的收敛性理论[11-12]， Eiben等用马尔可夫链证明了保留最优个体的遗传算法的概率性全局收敛，Rudolph用齐次有限马尔可夫链证明了具有复制、交换、突变操作的标准遗传算法收敛不到全局最优解，不适合于静态函数的优化问题，建议改变复制策略以达到全局收敛，Back和Muhlenbein研究了达到全局最优解的算法的时间复杂性问题，近几年，徐宗本等人建立起鞅序列模型，利用鞅序列收敛定理证明了遗传算法的收敛性.3.4遗传算法的组成要素遗传算法所涉及的五大要素：参数编码、初始群体的设定、适应度函数的设计、遗传操作的设计和控制参数的设定，其具体内容如下：(1)参数编码. 遗传算法中常用的编码方法是二进制编码，它将问题空间的参数用字符集{0，1}构成染色体位串，符合最小字符集原则，操作简单，便于用模式定理分析.(2)适应度函数的设计. 适应度函数是评价个体适应环境的能力，使选择操作的依据，是由目标函数变换而成. 对适应度函数唯一的要求是其结果为非负值. 适应度的尺度变换是对目标函数值域的某种映射变换，可克服未成熟收敛和随机漫游现象. 常用的适应度函数尺度变化方法主要有线性变换、幂函数变换和指数变换.[13](3)遗传操作的设计. 包括选择、交叉、变异.①选择(Selection). 选择是用来确定交叉个体，以及被选个体将产生多少个子代个体. 其主要思想是个体的复制概率正比于其适应值，但按比例选择不一定能达到好的效果. 选择操作从早期的轮盘赌选择发展到现在最佳个体保存法、排序选择法、联赛选择法、随机遍历抽样法、局部选择法、柔性分段复制、稳态复制、最优串复制、最优串保留等.②交叉(Crossover). 交叉是指把两个父代个体的部分结构加以替换重组而生成新个体的操作，其作用是组合出新的个体，在串空间进行有效搜索，同时降低对有效模式的破坏概率. 各种交叉算子均包含两个基本内容：确定交叉点的位置和进行部分基因的6交换. 常用的交叉操作方法有单点交叉、双点交叉、一致交叉、均匀交叉、算术交叉、二维交叉、树结构交叉、部分匹配交叉、顺序交叉和周期交叉等等.③变异(Mutation). 变异是指将个体编码串中的某些基因值用其它基因值来替换,形成一个新的个体. 遗传算法中的变异运算是产生新个体的辅助方法，其目的是使遗传算法具有局部的随机搜索能力和保持群体的多样性. 变异算法包括确定变异点的位置和进行基因值替换. 常见的变异算子有基本位变异、均匀变异、高斯变异、二元变异、逆转变异、自适应变异等.(4) 控制参数设定. 遗传算法中需要确定一些参数取值，主要有串长l，群体大小n，交叉概率pc、变异概率pm等，对遗传算法性能影响很大. 目前对参数根据情况进行调整变化研究比较多，而一般确定的参数范围是：n=20～200，pc = 015 ～110，pm =0～0105.3.5遗传算法的基本原理在自然界，由于组成生物群体中各个体之间的差异，对所处环境有不同的适应和生存能力，遵照自然界生物进化的基本原则，适者生存、优胜劣汰，将要淘汰那些最差个体，通过交配将父本优秀的染色体和基因遗传给子代，通过染色体核基因的重新组合产生生命力更强的新的个体与由它们组成的新群体. 在特定的条件下，基因会发生突变,产生新基因和生命力更强的新个体；但突变是非遗传的，随着个体不断更新，群体不断朝着最优方向进化，遗传算法是真实模拟自然界生物进化机制进行寻优的. 在此算法中,被研究的体系的响应曲面看作为一个群体，相应曲面上的每一个点作为群体中的一个个体，个体用多维向量或矩阵来描述，组成矩阵和向量的参数相应于生物种组成染色体的基因，染色体用固定长度的二进制串表述，通过交换、突变等遗传操作，在参数的一定范围内进行随机搜索，不断改善数据结构，构造出不同的向量，相当于得到了被研究的不同的解，目标函数值较优的点被保留，目标函数值较差的点被淘汰.[14]由于遗传操作可以越过位垒，能跳出局部较优点，到达全局最优点.遗传算法是一种迭代算法，它在每一次迭代时都拥有一组解，这组解最初是随机生成的，在每次迭代时又有一组新的解由模拟进化和继承的遗传操作生成，每个解都有一目标函数给与评判，一次迭代成为一代. 经典的遗传算法结构图如下：图1 遗传算法的结构图3.6遗传算法在实际应用时采取的一般步骤(1)根据求解精度的要求，确定使用二进制的长度. 设值域的取值范围为[a i ,b i ]，若要求精确到小数点后6位，则由(b i -a i )×106<2m i -1求得m i 的最小长度，进而可求出位于区间的任一数：x i =a i +decimal(1001...0012)×12--m i a b i i [15] (3)其中，i=1，2， ...， Popsize ；Popsize 为种群中染色体的个数；(2)利用随机数发生器产生种群；(3)对种群中每一染色体v i ，计算其对应适应度eval(v i )，i=1，2，… ，Popsize ；(4)计算种群适应度之和F ：F=()v eval iPopsizei ∑=1(4) (5)计算每个染色体选择概率Pi ：()F v eval p i i =(5) i=1，2， ... ，Popsize ；(6)计算每个染色体的累加概率qi：q i =∑=ijjp1(6)i=1， 2， ...，Popsize ；(7)产生一个位于[0，1]区间的随机数序列，其长度为N，如果其中任意一数r<q1，则选择第一个染色体，若qi1-<r<qi，则选择第i个染色体，i=1，2， ... Popsize，这样可以获得新一代种群；(8)对新一代种群进行交叉运算：设交叉概率为pc，首先产生一个位于区间[0,1]内的随机数序列，其长度为N，如果其中任意一数r<pc，则对应染色体被选中(如果选中奇数个，则可以去掉一个)，然后在[1，m-1]区间中产生随机数，个数为选中的染色体数的一半，然后根据随机数在对应位置进行交换操作，从而构成新的染色体；(9)变异操作：设变异概率为pm，产生m×N个位于区间[0，1]上的随机数.如果某一随机数r<pm，则选中对应位变异，构成新的种群；(10)第一代计算完毕，返回③继续计算，直到达到满意的结果为止.3.7遗传算法的基本流程描述随机初始化种群p(0)={x1，x2，...，xn}；t=0；计算p(0)中个体的适应值；while(不满足终止条件){ 根据个体的适应值及选择策略从p(t)中选择下一代生成的父体p(t)；执行交叉,变异和再生成新的种群p(t+1) ；计算p(t+1)中个体的适应值；t=t+1；}伪代码为：BEGIN：I=0；Initialize P(I)；Fitness P(I)；While (not Terminate2Condition){I++；GA2Operation P(I)；Fitness P(I)；}END.3.8遗传算法的特点遗传算法不同于传统的搜索和优化方法. 主要区别在于：(1)自组织、自适应和自学习性(智能性). 应用遗传算法求解问题时，在编码方案、适应度函数及遗传算子确定后，算法将利用进化过程中获得的信息自行组织搜索. 由于基于自然的选择策略“适者生存、不适者被淘汰”，因而适应度大的个体具有较高的生存概率. 通常适应度大的个体具有更适应环境的基因结构，再通过基因重组和基因突变等遗传操作，就可能产生更适应环境的后代. 进化算法的这种自组织、自适应特征，使它同时具有能根据环境变化来自动发现环境的特性和规律的能力. 自然选择消除了算法设计过程中的一个最大障碍，即需要事先描述问题的全部特点，并要说明针对问题的不同特点算法应采取的措施.因此，利用遗传算法，我们可以解决那些复杂的非结构化问题.(2)遗传算法的本质并行性. 遗传算法按并行方式搜索一个种群数目的点，而不是单点. 它的并行性表现在两个方面，一是遗传算法是内在并行的( inherent paralleli sm)，即遗传算法本身非常适合大规模并行. 最简单的并行方式是让几百甚至数千台计算机各自进行独立种群的演化计算，运行过程中甚至不进行任何通信(独立的种群之间若有少量的通信一般会带来更好的结果)，等到运算结束时才通信比较，选取最佳个体.这种并行处理方式对并行系统结构没有什么限制和要求，可以说，遗传算法适合在目前所有的并行机或分布式系统上进行并行处理，而且对并行效率没有太大影响. 二是遗传算法的内含并行性. 由于遗传算法采用种群的方式组织搜索，因而可同时搜索解空间内的多个区域，并相互交流信息. 使用这种搜索方式，虽然每次只执行与种群规模N成比例的计算，但实质上已进行了大约O(N3)次有效搜索，这就使遗传算法能以较少的计算。
基于机器学习算法的分类器设计与优化
基于机器学习算法的分类器设计与优化在当今大数据时代，机器学习算法的应用变得越来越广泛。
其中，分类器是一个重要的工具，用于对数据进行分类和预测。
分类器的性能往往取决于其设计和优化。
本文将探讨基于机器学习算法的分类器设计和优化的相关内容。
一、分类器的概述分类器是一种机器学习算法，用于将数据集划分为不同的类别或标签。
分类器通过学习数据的特征和模式，可以对新的未标记数据进行分类预测。
常见的分类器算法包括朴素贝叶斯、支持向量机、决策树、随机森林等。
二、分类器设计的关键步骤1. 数据预处理在设计分类器之前，需要对数据进行预处理。
这包括数据清洗、缺失值处理、特征选择和转换等。
数据预处理的目的是使原始数据适合分类器算法的要求，以提高分类器性能。
2. 特征提取与选择特征提取和选择是分类器设计的关键步骤之一。
合适的特征可以提取数据的关键信息，以区分不同的类别。
常用的特征提取方法包括主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）等。
特征选择则是从大量的候选特征中选择出最具代表性的特征，以避免过拟合和降低计算复杂度。
3. 模型选择选择适合数据集的分类器模型是分类器设计的重要环节。
不同的分类器模型有不同的假设和适应性，因此需要根据问题的特点选择最合适的模型。
比如，在处理高维数据时，支持向量机可能更为适用；而在处理大规模数据时，随机森林可能更为高效。
三、分类器优化的方法1. 参数调优分类器的性能可以通过调整其参数来进行优化。
每个分类器模型都有一系列的参数，通过优化这些参数可以改善分类器的性能。
例如，在朴素贝叶斯算法中，可以调整平滑参数；在支持向量机中，可以调整核函数和惩罚参数。
2. 数据增强数据增强是一种常用的分类器优化方法。
通过扩充训练数据集，可以增加分类器的鲁棒性和泛化能力。
数据增强的方法包括样本复制、样本生成和样本插值等。
3. 集成学习集成学习是一种有效的分类器优化方法，它通过组合多个分类器的预测结果来提升分类性能。
常用的集成学习方法包括投票法、平均法、堆叠法等。
基于遗传算法优化的神经网络电子邮件信息分类器的研究
ｐ ｅ ｒ ａｍｅ ｔｏ — ｉ ｉ ｏ ａ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｐｐｙ ｎ ｃ ｉ ｅ ｒ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏｄｉｉａ ｒ ｔｅ ｔ ｎ ｆｅ ｍａｌ ｎ ｒ ｔ ｎ ｈ ｔ ｏ ｆａ ｌｉ ｇ ｍａ ｈｎｅ ｌａ ｎ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔ ｇｔｌ ｆ ｍ ｏ ｉ ｏ ａｉ ｎ ｃａ ｓｆｅ ｓ ａ ｌｚ ｄ Ｉ ｉｗ ｆｔ ｒ ｂ ｅ ｔ ａ ｉ ｍｅ ｓ ｇ ｉｅ ｖ ｃ ｏ ｓ Ｓ ｇ ｆ ｍ ｎ ｒ ｔ ｌ ｓｉ ｒｉ ｎａｙ ｅ ． ｎ ｖ ｅ ｏ ｈｅ ｐ ｏ ｌｍ ｈ ｔｍａｌ ｏ ｉ ｓ ａ ｅ ｅ ｇ ｎ ｅ ｔｒ ｉ Ｏ ｈｕ ｅ，
ｆ ｔ ｅ ｎ ａ ｃ ｈ ｆｅ ｔｖ ｎ ｓ ｆＣｈ ｎ ｓ — ｉ ｃ ａ ｓｆｃ ｔｏ ｕｒｈ ｒ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｅ ｃｉ ｅ ｅ ｓｏ ｉ ｅ ｅ ｅ ｍａ ｌ ｌ ｓ ｉ ａｉｎ．ｅ ｍａｌｉ ｏ ｍａｉｎ ｃａ ｓｆｅ ａ ｅ ｉ — ｉ ｎ ｒ ｔｏ ｌｓ ｉ ｒｂ ｓ ｄ ｆ ｉ ｏ ｅ ａ ｅｗｏ ｋ ａ ｏ ｔ ｅ ｅ ｉ ｇ ｒｔ ｍ ｏ ｏ ｔｍｉｅ ｉ ｅｆ ｎ ＢＰ ｎ ｕｒｌｎ ｔ ｒ ｄ ｐ ｓｇ ｎ ｔ ａ ｏ ｈ ｔ ｐ ｉ ｚ ｔ ｌ．Ｅｘ ｅ ｍｅ ｔ ｌａ ｌｙ ｉ ｆｔ ｅ ｓ ｓｅ ｃｌ ｉ ｓ ｐ ｒ ｎ ａ ｎａ ｓｓｏ ｈ ｙ ｔｍ ｉ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｄ ｓ ｒｂ ｄ ｉ ｈ ａ ｅ ａ ｆｅ ｔ ｅｙ ｒ ａ ｉｅ ｔ ｅ ｃａ ｓｆｃ ｔｏ ｆｔ ｅ ｅ ｍａｌ ｈ ｗｓｔ ａ ｈ ｔ ｏ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｃ ｎ ｅ ｆｃ ｉ ｌ ｅ ｚ ｈ ｌ ｓｉ ａ ｉｎ ｏ ｈ ・ ｉ ｉ ｖ ｌ ｉ ｉ ｏ ａｉｎ． ｆ ｍ ｎ ｒ ｔｏ
基于算法的分类器设计与特征选择的关系
基于算法的分类器设计与特征选择的关系在机器学习领域中，分类是一项重要的任务，而算法的分类器设计和特征选择是分类问题中必不可少的步骤。
本文将探讨基于算法的分类器设计与特征选择之间的关系，以及它们在提高分类性能方面的作用。
一、算法的分类器设计算法的分类器设计是指通过使用不同的算法模型来进行分类任务。
常见的分类器包括决策树、朴素贝叶斯、支持向量机、神经网络等。
不同的算法分类器具有各自的特点和适用场景。
1. 决策树分类器决策树是一种基于树形结构的分类模型，它通过判断多个特征来对样本进行分类。
决策树分类器的设计可以根据特征的信息增益或基尼系数进行选择分裂特征，以达到最优的分类效果。
2. 朴素贝叶斯分类器朴素贝叶斯分类器是基于贝叶斯定理和特征条件独立性假设的分类算法。
它通过计算样本在每个类别下的条件概率来进行分类。
在设计朴素贝叶斯分类器时，需要估计每个特征在各个类别下的概率分布。
3. 支持向量机分类器支持向量机是一种二分类模型，它通过在特征空间中找到一个最优超平面来进行分类。
在支持向量机分类器的设计中，需要选择合适的核函数和调整正则化参数，以实现最佳的分类性能。
4. 神经网络分类器神经网络是一种模拟人脑神经元网络的分类模型，它通过多个神经元之间的连接和激活函数来进行分类。
神经网络分类器的设计中，需要选择合适的网络结构和调整参数，以优化分类性能。
二、特征选择的作用特征选择是指从原始特征集中选择一部分特征用于分类任务。
特征选择的目的是提高分类性能，减少特征维度和复杂性。
特征选择可以基于过滤、包装或嵌入等方法进行。
1. 过滤式特征选择过滤式特征选择是在特征选择和分类器训练之间进行的独立步骤。
它通过评估特征与类别之间的相关性来选择最相关的特征。
常用的过滤式特征选择方法包括方差选择、互信息和相关系数等。
2. 包装式特征选择包装式特征选择是将特征选择视为一个优化问题，将分类器的性能作为评价指标来进行特征选择。
它通过反复训练不同的特征子集，并评估分类器的性能来选择最佳的特征子集。
一种基于遗传神经网络文本分类器的研究
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遗传算法的原理及应用实例
遗传算法的原理及应用实例遗传算法是由Holland教授在20世纪六七十年代提出的一种优化算法。
原始的遗传算法是模拟生物进化的过程，经过多次交叉、变异和选择操作，寻找最佳的解决方案。
它的主要特点是全局优化、鲁棒性强、可以处理高维复杂问题。
本文将详细介绍遗传算法的原理及应用实例。
一、遗传算法的原理遗传算法的运行机制与自然选择类似，具体过程包括三个部分：初始化种群、交叉、变异和选择。
首先，将问题的解表示成染色体。
染色体由多个基因组成，每个基因对应一个变量的取值。
然后，生成一个初始种群，其中每个个体包括一个染色体，代表一个解。
接着进行交叉操作和变异操作。
交叉操作是将两个个体的染色体随机选择一段染色体交换，从而产生两个新个体。
变异操作是基于一定概率对某一个个体的染色体进行变异，即基因发生变化。
最后，从新个体和未发生变异的原始个体中留下适应度高的一部分作为下一代父代，进入下一轮循环。
二、遗传算法的应用实例1. 数据挖掘遗传算法可以用于分类、聚类和关联规则挖掘等数据挖掘任务。
例如，可以通过遗传算法优化数据集中的特征权重，使得分类器性能更好。
还可以使用遗传算法生成关联规则，找到一些潜在的关联规则。
2. 机器学习遗传算法可以用于解决参数寻优的问题。
例如，在神经网络中，可以使用遗传算法优化神经网络的权重和偏置，从而提高神经网络的性能。
3. 优化设计遗传算法也可以用于优化设计问题，例如在工程设计问题中，可以把需要设计的问题转化成为一个优化问题，由遗传算法寻找最优解。
比如，在结构设计中，可以使用遗传算法寻找材料最优设计，优化设计中的约束很多。
4. 游戏遗传算法也可以用来训练智能体解决游戏问题，例如围棋、下棋等。
通过演化过程，逐渐提高智能体的适应度，并生成更好的智能体来玩游戏。
总之，遗传算法具有实现灵活、收敛速度较快且不易陷入局部最优解等特点，可以解决各种优化问题，特别是多目标、高维、非线性、非凸和具有约束的优化问题。
随着科学技术的发展，遗传算法在实际问题中的应用将会越来越广泛。
基于遗传算法的监督分类算法优化技术研究
基于遗传算法的监督分类算法优化技术研究随着机器学习技术的快速发展，监督分类算法已经成为了机器学习领域中最为常见和基础的算法之一。
然而，分类算法的优化一直是一个亟待解决的问题。
在这个背景下，基于遗传算法的监督分类算法优化技术应运而生。
本文将着重探讨基于遗传算法的监督分类算法优化技术。
一、监督分类算法的基本原理监督分类算法的基本思想是根据已有的数据和标记，通过训练得到一个泛化误差较小的分类器，从而实现对未知数据的分类。
监督分类算法可以分为线性分类和非线性分类两种，其中非线性分类器包括决策树、支持向量机、神经网络等。
这些分类算法的本质都是在多维特征空间中寻找一个最优的决策边界，使得对于训练集上的样本，分类结果最优，并且具有较好的泛化性能。
二、基于遗传算法的监督分类算法优化技术基于遗传算法的监督分类算法优化技术是一种应用遗传算法进行分类器优化的方法。
遗传算法的主要思路是基于自然界中的进化论的观点，通过不断交叉、变异、选择等操作，对一组初始个体进行不断改进，使其逐渐趋向于全局最优解。
在监督分类算法中，遗传算法主要用于对分类器参数进行优化。
其基本流程如下：1. 初始化：根据选定的优化问题，构造遗传算法所需要的基因表达方式，并随机生成一个初始群体；2. 适应度函数评估：对于遗传算法中的每一个个体，通过适应度函数对其进行评估，以确定其适应能力；3. 选择运算：对于评估过的个体，通过精英策略或者轮盘赌选择运算，确定需要进行交叉变异操作的个体；4. 交叉运算：对于经过选择运算得到的个体，采用染色体交叉运算，产生子代，并按照一定的概率将其加入下一代群体中；5. 变异运算：对于子代中的某些个体，采用染色体变异运算，增加遗传算法的多样性，并按照一定的概率将其加入下一代群体中；6. 终止条件判断：遗传算法的优化过程需要设置适当的迭代次数或者停止条件，以防止算法陷入死循环或者过早收敛。
三、基于遗传算法的监督分类算法优化技术的优越性通过基于遗传算法的监督分类算法优化技术，可以有效提高分类器的泛化性能，并且能够较好地处理多变量、非线性的复杂问题。
优化基于算法的分类器设计的关键技巧
优化基于算法的分类器设计的关键技巧在机器学习领域，分类器是常用的一种算法模型，用于将输入数据进行分类。
设计一个高效准确的分类器是机器学习任务中的重要挑战之一。
本文将介绍一些优化基于算法的分类器设计的关键技巧，以帮助开发人员提高分类器的性能和效果。
一、特征选择在分类器设计中，特征选择是至关重要的一步。
选择合适的特征可以有效提高分类器的性能。
通常，特征应具有以下特点：1. 有区分性：特征应能够区分不同的类别，有助于分类器对样本进行正确分类。
2. 互相独立：特征之间应该是相互独立的，避免冗余信息对分类器造成干扰。
3. 信息丰富：特征应该包含足够的信息量，有助于分类器对样本进行准确分类。
二、数据预处理数据预处理是优化分类器设计的另一个关键技巧。
数据预处理包括数据清洗、特征标准化、数据降维等步骤：1. 数据清洗：通过处理缺失值、异常值、重复值等，可以提高数据的质量和准确性。
2. 特征标准化：对特征进行标准化处理，使其具有相同的尺度和范围，有助于提高分类器的准确性。
3. 数据降维：对高维数据进行降维操作，可以减少数据维度，提高分类器的训练和预测效率。
三、交叉验证交叉验证是评估和选择分类器性能的一种常用方法。
通过将数据集划分为训练集和测试集，可以对分类器进行评估，以选择最佳的模型参数和算法。
常见的交叉验证方法包括k折交叉验证、留一交叉验证等。
通过交叉验证，可以对分类器的性能进行准确评估，避免过拟合和欠拟合问题。
四、算法选择和调参在分类器设计中，选择合适的算法和调参是至关重要的。
常见的分类算法包括决策树、支持向量机、朴素贝叶斯、逻辑回归等。
根据具体的问题和数据特点，选择适合的分类算法，并调节其参数，以优化分类器性能。
调参的过程可以使用网格搜索等方法，寻找最佳参数组合。
五、集成学习集成学习是一种将多个分类器组合起来进行决策的方法。
通过构建多个分类器，可以提高分类器的准确性和稳定性。
常见的集成学习方法包括随机森林、AdaBoost、Bagging等。
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二进制编码形式为：100100101101
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联赛选择算子
由于传统的比例算子容易发生早熟现象,而联赛选择算子 的局部搜索能力比较强，所以并没有采用常用的比例选 择算子公式，而采用了该算子，操作思想：从群体中任 意选择一定数目的个体(称为联赛规模)，其中适应度最 高的个体保存到下一代，这一过程反复进行，直到保存 到下一代的个体数目达到群体规模。
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MDL公式描述一
MDL Principle在假设的复杂性和假设产生错误的数量之间
进行了折中，选择两部分描述长度之和最小的假设。 本问题中的假设就是染色体—用于描述目标概念的规则集， 需要考虑到规则集合本身的复杂度以及没有被分对和不能 给出决策的训练样例两部分，描述长度最小的染色体适应 度最高。适应度函数变成了以下MDL公式的最小值：
搜索空间的表示一
这里的搜索空间,就是侯选假设空间,遗传算法中的假设常被 表示成二进制位串,编码方式确定了,假设空间也就相应定了.
把if-then规则编码成位串
•首先使用位串描述单个属性的值约束.比如属性Outlook,
取值 有三个:Sunny、Overcast、Rain. 使用一个长度为3的位串,每位对 应一个可能值,若某位为1,表这个属性可以取对应的值
TL log2 10 1 3 * log2 10
主要内容
目标概念的表示
搜索空间的表示
遗传操作 适应度函数
系统地执行过程
实验结果 参考文献
目标概念的表示
用遗传算法做分类问题,就是找到一组能很好拟合 训练样例的IF-THEN规则(目标概念)。学习过程可 看作一个搜索过程,就是在假设空间中搜索目标概 念。目标概念的表示通常有两种： Michigan方法 一条染色体表示一条规则，种群中的各条规则互 相竞争。整个种群表示一个目标概念。 Pittsburgh方法 每条染色体是由一组定长的规则组成，代表一个 侯选概念。 返回
a1 a2 c a1 a2 c h1: 1[0 01 10 11 1]0 01 a1 a2 c a1 a2 c h2: 0[1 1]1 01 10 01 01
那么结果生成的两个后代是：
a1 a2 c h3: 11 10 01 a1 a2 c a1 a2 c a1 a2 c h4: 00 01 10 11 11 01 10 01 01
变异算子
变异操作是对标准遗传算法的变异算子做了一个
约束，因为决策属性比较特殊，它的位串中只能
，，
有一位是1，大于1或全0不符合语义，无法对规则
做出解释，所以决策属性的位串不参与变异操作。
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适应度函数
设计原则 MDL公式描述 关于参数W的自动调整 MDL结合删除规则操作
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设计原则
两点交叉算子二
例如：如果两个双亲串是：
a1 a2 c a1 a2 c h1: 10 01 10 11 10 01 a1 a2 c a1 a2 c h2: 01 11 01 10 01 01
并且为第一个双亲h1选取交叉点位置是第1位和第9位，那么 d1=1并且d2=3。允许选取第二个双亲交叉点的位置有 <1,3>,<1,9>和<7,9>。如果恰巧选取了<1,3>，如下所示：
两点交叉算子一
它是基本两点交叉算子的一个扩展。为了适应编码规则集 的位串长度可变性，并且限制系统以使交叉发生在位串的 相似片段间，采用下面方法： 在第一个双亲串上随机选取两个交叉点，它们之间划分 出了一个位串片段。这两个交叉点可能取在了两条规则中。 令d1表示第一个交叉点到它左侧第一个规则边界的距离。 d2表示第二个交叉点到它左侧第一个规则边界的距离。在 第二个双亲上随机选取交叉点，要求选择的交叉点具有同 样d1和d2值。
TLi TLij
j 1
j i
TL 是第 i条规则的第j个属性的位串长度，由 其中na是条件属性数， 于规则中决策属性需要的编码长度是一样的，所以公式中只考虑 了决策属性。
MDL公式描述三
TL 如下定义： 对于离散值属性，
j i
提高规则的泛化能力，具体到每个属性的编码位串表现为1的数目增多, 有较 少的模拟区间。 比如一个属性的编码位串是 1111100001 ，可以知道这个属性有 10 个可能的 取值，3个模拟区间，则这个属性的TL大小为：
两点交叉算子三
如此例所示，这种交叉方法中后代可以包含与双亲不同数 量的规则，同时保证了按这种方式产生的位串表示良定义的 （well-defined）规则集。需要说明的是，交叉算子的交叉点 不能落在决策属性的编码位串中，否则规则的决策属性位串 中不止一个1或者全0，规则将不符合语义，成为一条无效规 则。
MDL=W*theory bits+exception bits （MDL=W*TL+EL）
其中W是调整TL和EL 的权值。
MDL公式描述二
描述一条染色体（规则集）的理论长度TL定义：
TL TLi
i 1
nr
其中nr是规则数（nr体现规则复杂性高占劣势），规则的表示形 式都是：IF条件THEN 决策。条件是若干个对属性约束的合取.因 此TLi如下定义： na
在1993年GABIL系统中，每个规则集的适应度是根据它在训练 数据上的分类精度计算的。确切地讲，度量适应度的函数是：
Fitness(h) (correctRat e(h))2
并没有考虑到规则集合的复杂度，基于这种适应度函数，最 简单的提高适应度的方式就是去学习训练样例本身，而不是 从中学习规律，这样就会使得染色体中规则的数目程指数级 增加，而规则过于特殊，泛化能力差，这不符合Occam’s razor 原则。为了解决这一问题，基于 MDL Principle，同时考虑 规则集合的预测精度和复杂度。
•多个属性约束的合取表示为各个属性对应位串的连接
•整个规则表示为规则前件和后件位串的连接
搜索空间的表示二
比如一条规则：
If (Outlook=Sunny) and (Temperature=Hot) and (Humidity=High) and (Wind=Weak or Strong) then PlayTennis=No