一种改进的量子遗传算法及其应用

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（ＭｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｕｐｐｏｒｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒ，Ｔｈｅ３０２ＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＰＬＡ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｄｕｅｔｏｆｒｅｑｕｅｎｔｄｅｃｏｄｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓｓｅｖｅｒｅｌｙｒｅｄｕｃｅｄｗｈｅｎｔｈｅｂｉｎａｒｙＱｕａｎｔｕｍ
ＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＱＧＡ）ｂａｓｅｄｏｎｑｕｂｉｔｓｍｅａｓｕｒｅｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｐａｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ａｌｌｉｍｐｒｏｖｅｄＱＧＡｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｉｎｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅｓｅａｒｃｈｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｂｕｉｌｔｂａｓｅｄｏｎＢｌｏｃｈｓｐｈｅｒｅ．Ｔｈｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓａｒｅ
中圈分类号ｌＴＰ１８
种改进的量子遗传算法及其应用
杨树欣，詹宁波，田林怀
（解放军第３０２医院医学工程保障管理中心，北京１０００３９）
摘
要：基于量子位测量的二进制量子遗传算法，在用于连续问题优化时，频繁的解码运算会降低优化效率。为解决该问
题，提出一种改进的量子遗传算法。基于Ｂｌｏｃｈ球面建立搜索机制，使用量子位描述个体，采用泡利矩阵建立旋转轴，通过量子位在Ｂｌｏｃｈ球面上的绕轴旋转实现进化搜索，利用Ｈａｄａｍａｒｄ门实现个体变异，以避免早熟收敛，使当前量子位沿着Ｂｌｏｃｈ球面上的大圆逼近目标量子位。实例结果表明，该算法在经历大约２６步迭代后，绝对误差积分指标值最小为４．１２２，优化能力优于基于量子位Ｂｌｏｃｈ坐标的量子遗传算法和带精英保留策略的遗传算法。关健词：量子遗传算法；全局搜索；Ｂｌｏｃｈ球面搜索；变异处理；旋转矩阵
ｅｘｐｒｅｓｓｅｄｗｉｔｈｑｕｂｉｔｓ，ｔｈｅａｘｉｓｏｆｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈＰａｕｌｉｍａｔｒｉｘ，ａｎｄｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓｅａｒｃｈｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｏｆ
ｑｕｂｉｔｓｉｎＢｌｏｃｈｓｐｈｅｒｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｖｏｉｄｐｒｅｍａｔｕｒｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ，ｔｈｅｍｕｔａｔｉｏｎｏｆｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｗｉｔｈＨａｄａｍａｒｄｇａｔｅｓ．Ｓｕｃｈ
第３９卷第５期
、，０１－３９Ｎｏ．５
计
算
机
工
wenku.baidu.com
程
２０１３年５月
Ｍａｖ２０１３
ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
・
人工智能及识别技术・
一
文章缩号，１ｏ００ —８４２８（２０ｌ３）０５ — ｏｌ９６＿－＿ｏ４文献标识码ｔＡ
ＡｎＩｍｐｒｏｖｅｄＱｕａｎｔｕｍＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ＹＡＮＧＳｈｕ — ｘｉｎ．ＺＨＡＮＮｉｎｇ－ｂｏ，ＴＩＡＮＬｉｎ — ｈｕａｉ
ｒｏｔａｔｉｏｎｃａｒｌｍａｋｅｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｑｕｂｉｔｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｈｅｔｔａｒｇｅｔｑｕｂｉｔｓａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｂｉｇｇｅｓｔｃｉｒｃｌｅｏｎｔｈｅＢｌｏｃｈｓｐｈｅｒｅ．Ｅｘａｍｐｌｅｒｅｓｕｌｔｓ