遗传算法 ppt课件

遗传算法
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五.GA的各种变形（12）
P1 2 4 5 3 8 9 6 1 7 CX P2 3 9 8 6 5 4 2 7 1
例题：
P1
2
3
P2
，9
6
2 3
P1
4 ，5
36 62
P2
8 ，7 1
C1 2 9 3 4 6 C2 3 4 6 9 2
C1 2 9 5 3 8 4 6 7 1 C2 3 4 8 6 5 9 2 1 7
的解的不可行性。
P1 Xx1,x2, ,xk,xk1, ,xn
Z1X 1 Y Z2 1 X Y
P2 Yy1,y2, ,yk,yk1, ,yn 0
约束是个凸集，可行性可以保持，但是分散
性太差，又出现了向中间汇集的问题。
x1
x 1
x 2
x2
x3
x 3
遗传x算4法
x4
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五.GA的各种变形（18）
选
P2
的第一个元素作为C
的第一位；
2
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五.GA的各种变形（11）
⑵ 到 P1 中找P2 的第一个元素赋给 C 1 的相对位 置…，重复此过程，直到 P2 上得到 P1 的第 一个元素为止，称为一个循环；
⑶ 对最前的基因按 P1 、P2 基因轮替原则重复 以上过程；
⑷ 重复以上过程，直到所有位都完成。
a. 单切点交叉
C 1 Xx1,x2, ,xk,yk1, ,yn C 2 Yy1,y2, ,yk,xk1, ,xn
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五.GA的各种变形（16）
b. 双切点交叉(与单切点交叉类似)
该方法最大的问题：如何在实际优化中保
持可行性。
切点
切点
P1 Xx 1 , ,x k,x k 1 , x l,x l 1 , ,x n
OX的特点： 较好的保留了相邻关系、先后关系,满足了TSP 问题的需要,但不保留位值特征。
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五.GA的各种变形（10）
c. 循环交叉(CX) Cycle Crossover
基本思想：子串位置上的值必须与父母的相同
位置上的位值相等。
CX步骤：
⑴ 选 P1 的第一个元素ห้องสมุดไป่ตู้为C 1 的第一位，
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五.GA的各种变形（3）
5.2 遗传运算中的问题
在顺序编码遗传运算的过程中会遇见不合法 的编码，应战的策略有二:拒绝或修复。 例如：经双切点交叉后，后代编码不合法
① P1 21 ¦345 ¦67 C 1 21 ¦125 ¦67 ② P2 43 ¦125 ¦76 C 2 43 ¦345 ¦76
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五.GA的各种变形（13）
CX的特点： 与OX的特点不同的是， CX较好的保留了位值 特征，适合指派问题；而OX较好的保留了相邻 关系、先后关系满足了TSP问题的需要。
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五.GA的各种变形（14）
II. 变异的修复策略
a. 换位变异(最常用)是随机地在染色体上选取 两个位置，交换基因的位值。
我们采用下面的修复策略使以上的编码合法。
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五.GA的各种变形（4）
① 顺序编码的合法性修复： I. 交叉修复策略，分为以下几种： a. 部分映射交叉 b. 顺序交叉 c. 循环交叉
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五.GA的各种变形（5）
a. 部分映射交叉(PMX) ( Partially Mapped Crossover)：用特别的修复程序解决简单 的双切点交叉引起的非法性，步骤：
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五.GA的各种变形（8）
OX例题：
X
Y
P1 2 1 ¦3 4 5 ¦6 7
P2 4 3 ¦1 2 5 ¦7 6
¦1 2 5 ¦ ¦3 4 5 ¦
列出基因：6 7 2 1 3 4 5
7643125
则：C 1 3 4 ¦1 2 5 ¦6 7
C2
1 2 ¦3 4 5 ¦7 6 遗传算法
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五.GA的各种变形（9）
P2 Yy 1 , ,yk,yk 1 , y l,y l 1 , ,yn
C 1 Xx 1 , ,x k,yk 1 , y l,x l 1 , ,x n C 2 Yy 1 , ,yk,x k 1 , x l,y l 1 , ,yn
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五.GA的各种变形（17）
c. 凸组合交叉：可以克服上面简单交叉操作导致
⑴选切点X,Y； ⑵交换中间部分； ⑶确定映射关系； ⑷将未换部分按映射关系恢复合法性。
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五.GA的各种变形（6）
PMX例题：
X
Y
P1 2 1 ¦3 4 5 ¦6 7
P2 4 3 ¦1 2 5 ¦7 6
¦1 2 5 ¦ ¦3 4 5 ¦
映射关系：3-1，4-2，5-5
则：C 1 4 3 ¦1 2 5 ¦6 7
第三章 遗传算法
遗传算法
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遗传算法
➢五.遗传算法的各种变形 ➢5.1其它编码方法 ➢5.2遗传运算中的问题 ➢5.3适值函数的标定(Scaling) ➢5.4选择策略 ➢5.5停止准则 ➢六. 应用
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五.GA的各种变形（1）
5.1 其它编码方法
① 顺序编码：用1到N的自然数的不同顺序来 编码，此种编码不允许重复，即 xi 1,2, ,N 且 xi x j，又称自然数编码。 该法适用范围很广：指派问题、旅行商问题和
例： 4 3 1 2 5 6 7
4512367
b. 移位变异：任选一位移到最前
例： 4 3 1 2 5 6 7
5431267
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五.GA的各种变形（15）
② 实数编码的合法性修复
切点
P1 Xx1,x2, ,xk,xk 1, ,xn P2 Yy1,y2, ,yk,yk 1, ,yn
I. 交叉
单机调度问题等等。 合法性问题：是否符合采用的编码规则的问题
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五.GA的各种变形（2）
② 实数编码：X x 1 ,x 2 , ,x n ,x i R ,R为实数集
特征：方便运算简单，但反映不出基因的特征
③ 整数编码类似于顺序编码，但编码允许重复
适用于：新产品投入，时间优化，伙伴挑选
例：3212345 对顺序编码来说是不合法的，而 对整数编码来说是合法的；010200不合法的01 编码；
C 2 2 1 ¦3 4 5 ¦7 6
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五.GA的各种变形（7）
b. 顺序交叉( OX )Order Crossover：可看做是带有 不同修复程序的部分映射交叉的变形。
OX步骤： ⑴ 选切点X,Y； ⑵ 交换中间部分； ⑶ 从切点Y后第一个基因起列出原顺序，去掉已有基
因； ⑷ 从切点Y后第一个位置起，按顺序填入。