一种基于元胞自动机的改进遗传算法
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长 江大 学学 报 （ 自然 科 学 版 ） ２０ 年 ６ 第 ６ 第 ２ ： ０９ 月 卷 期 理工 Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ａ ｇｚ ｎｖｒｉ （ ａ ｃ Ｅ ｉ Ｊ ｎ ２ ０ 。Ｖ０ ６Ｎｏ ２ ｃ ＆ Ｅ ｇ ｏｒ ａ ｏ ｎ ｔ Ｕ ｉ ｓ ｙ Ｎ ｔ ｉ ｄｔ Ｙ ｅ ｅ ｔ Ｓ ） ｕ． ０ ９ １ ． ：Ｓ ｉ ． ｎ
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Ｘ ６ — ２ ４３ ．１ ４
Ｘ ７ — ６ ５３ ９ ． ４
Ｘ ８— ４ ６ ００ ．０
Ｘ ９— ２ ８ ７ ．９４
［ ］ （ 国 ） 肖 帕德 ．物 理 系 统 的元 胞 自动 机 模拟 ［ ５ 英 Ｍ］ ．祝 玉 学 译 ．北 京 ：清 华 大 学 出 版社 ，２ ０ ． ０３ ［］ 程健 ，金 菊 良 ，周 玉 良 ，等 ．基 于正 交试验 和元 胞 自动机 模 型的加 速并 行遗 传算 法 ［］．系统工 程 理论方 法应 用 ，２０ ，（） ６ ￣３９ ６ Ｊ ０６ ８ ：３４ ６
［ ］ Ｈｏｌｎ Ｈ． ａ ｔｔ ｎｉ ｔｒｌ ｎ ｔ ｉａ Ｓ ｓｅ １ ｌ ｄＪ Ａｄ ｐａｉ ｎＮａｕａ ａ ｄＡｒｉｃ ｌ ｙｔｍｓ［ ａ ｏ ｆ ｉ Ｍ］． Ｔ Ｐ ｅｓ ９ ５ ＭＩ ｒｓ，１ ７ ． ［ ］ Ｗｉｔｒ （ｄ ＧｅｅｉＡｌｏｉ ｍｓｉ Ｅ ｇｎｅｉｇａ ｄＣ ｍｐ ｔｒ ｃ ｎ ｅ［ ２ ｎｅ ｅ ）． ｎ ｔ ｇ ｒｈ ｎ ｎ ｉｅｒ ｎ ｏ ｕｅ ｉ ｃ Ｍ］ ． ｌｙ ９ ５ Ｇ ｃ ｔ ｎ Ｓｅ Ｗｉ ，１ ９． ｅ ［ ］ 王 小平 ，曹 立 明 ．遗 传算 法 理 论 应 用 与 软件 实现 ［ ３ Ｍ］ ．西 安 ：西 安 交 通 大 学 出 版社 ，２ ０ ． ０２
一
种 基 于 元胞 自动 机 的改进 遗 传 算 法
李 凯 ，田 双 亮 （ 西北民 族大学 计算机与信息工 程学院， 甘肃 兰州 ７０３） ３００ 耿 丽 君 （ 财经大学 学院， 西 太原 ００ｉ） 山西 会计 山 ３０２ 张 喜 （ 博技术 淄 学院， 东 淄博 ２５０） 山 ５００
时 引入杂 交思想 ，利 用各个 子种群 不 同阶段 的最优个 体 的相 互杂 交来 对 算法 作 进一 步 改进 。试 验 证 明 ， 竞 争杂交算 法加 快 了进化速 度 ，不 但保 持 了遗 传算法 的 随机搜索 、优胜 劣汰 等优点 ，同时 提高 了算法 的
整 体性能 。
［ 参考 文献 ］
［ ］ ＰｒｓＡ，Ｌ ｎ ａ ， Ｈｅｒ ｎ ｄｔｒ Ｃ ｍｐ ｔｔ ｎｌ ｈ ｓ ｓ ｎ ｅ ｕａ ｔｍａａ ［ ４ ｉ ｅ ａｄ ｕＤ Ｐ ｒｍａ ｎｅ ｉ ｓＨ． ｏ ｕａｉ ａ Ｐ ｙｉ ｄＣ ｌ ｌ Ａｕｏ ｔ Ｍ］ ． ｏｌ ｃ ｎｉｃ ０ ｏ ｏ ｃａ ｌ ｒ Ｗ ｒ Ｓ ｉ ｔｉ，１ ９ ． ｄ ｅ ｆ ９
为 了避免算 法对交叉 概率 Ｐ 和变异 概率 Ｐ 初始值 过度依 赖 ， 验 中对 这些 概率参 数运用 自适应 策略 ， ： 试 即
厂 ≥
： ：：
厂≥
Ｐｍ ： ＝ ：
【ｚ 忌
厂 ＜
ｌ
．厂＜
式中， ｍ ， 为 群体 中最大 的适应 度值 ； ａ ｆ 为每代 群体 的平 均适 应度值 ； ｆ 为要 交叉 的 ２ 个个体 中较 大的
依 此 来 对 遗传 算 法进 行 改进 。 仿 真结 果 表 明 ，竞 争 杂 交算 法 在 搜 索速 度 和 概 率上 比简 单 遗传 算 法 要 高 一些 。 ［ 关键 词］ 竞 争 杂 交 算 法 ；元 胞 自动机 ；遗 传 算 法 ；适 应 度 ；交 叉 算 子
［ 图分 类 号 ］ Ｔ ３ １ 中 Ｐ ９
ｏ１ ．。
算法性 能 比较 如表 １ 。从 表 １中 可 以看
警 ｊ 孝
。 ・。 ・∞ 眈 。
出 ，在求 的相 同变量最 优解 的情况 下 ，竞 争杂 交算法在 搜索 速度 和概率 上 比简单 遗传 算法要 高一 些 。
４ 结
语
在简单 遗传 算法 的基础上 ，通 过元胞 自动 机模型 的竞争 方法 ，将竞 争分别 作用 于个体 的适应 度 ，同
１ 元 胞 自动 机 模 型
元胞 自动 机模 型 最 基 本 的组 成 是 元 胞 、元 胞 空 间 、 邻居 和规 则 ４ 分 。简言 之 ， 胞 自动机 可 以视 为 由一 个元 部 元
胞 空间和 定义 于该空 间 的变换 函数所 组成 。
如 图 １所示 ， 造二 维元胞 自动 机 的 ４方 网格 ，每 个 网 构
［ 献标识码］Ａ 文
［ 章 编 号 ］ １７ —１ ０ （０ ９ ２ ２ ７一 ２ 文 ６ ３ ４ ９ ２０ ）０ 一Ｎ ３ Ｏ
遗传 算法Ｌ 是一种 模拟 达尔 文 的遗 传选 择和 自然 淘汰 的生物 进化 过程 的计 算模 型 ，是 一种 通 过模 １ ］ 拟 自然进 化过程 搜索 最优解 的方 法 ，具有 隐含 的并行 性 、非线 性求解 及 易于 和其他 模型结 合 等特点 。 遗传 算法首 先进 行基 因编 码 ，产 生 初 始 种 群 ，接着 按 照适 者 生 存 的原 理 根 据 适 应 度 大小 来 挑 选 个 体 ， 生较 好 的近似解 。再 借助 遗传算 子 进行交 叉 和变异 ，产生 代 表新 的解 集 的种 群 。这 样一 代 代 的进 产 化 ，最后 就会 收敛到 最适应 环境 的染 色体 上 ，它就 是 问题 的最优 解 。但 遗传 算 法存 在搜 索 效率 低 和解 精 度低 等问题 ，为此 ，笔 者结 合 自动机模 型 ，提 出了一 种改进 的遗 传算 法 。
［ 编辑］ 洪云飞
利 用遗传算法 中的各 种竞争 、杂交算 法进行个体 的繁殖 、杂交 、异变 的处 理 。采用 一种 简单 的竞 争和 杂交算法ｌ ］ ＿ ，该算法将竞争 和杂交 只限于局部 范 围 内进 行 。首 先将所 有个 体按 顺序 排放 在一 张二维 表格 ７
上 ，使每个个体 的上 、下 、左 、右 都与其他个体 相邻接 。然后 ，按照 以下算 法进 行个体 的遗传 进行处理 。
最 优个体 的适应 度不 断上 升 ，直 至得 到满意解 或样本 的适 应度 不再提 高为止 。
３ 仿 真 分析 及结 果
为 了验证 笔者提 出 的改进算 法 的性 能 ， 将对 函数 － ｚ 厂 ）一 Ｘ一 ５ ｉ（ｘ ＋ １ ｃｓｘ （ ｓｎ ２ ） ０ ｏ （ ）的最大值 寻优进
行 试验 ］ 设置种 群大 小为 １ ， 。 ｏ 每个个 体 只包括一 个变量 ， 用实 数编码 。 首先 随机 的生成初 始种群 ：
［ ］周根贵 ．数据仓库与数据挖掘 ［ ７ Ｍ］．杭州 ：浙江大学出版社，２ ０ ． ０４
［ ］ 张 晶 ，黄沛 ．一种 基 于种 群 划 分 及 杂交 的免 疫 遗 传 算 法 ［］．计 算 机 工 程 ，２０ ， （） ２ ２ ２ ８ Ｊ ０ ８ ２ ：２０ ２ ． ［ ］ 李 雄 飞 ，李 军 ．数 据 挖掘 与知 识 发 现 ［ ９ Ｍ］ ． 京 ：高 等 教 育 出 版社 ，２ ０ ． 北 ０３
Ｘｌ — ６ ７ ０ ０ ． ０６
根据评 价函数 ， 计算个体 的适应度 ， 利用 遗传算子和交叉算子得 到新 种群 。 经过 ２ 次迭代后得到最优解 ： ５
Ｘ 一 ７ ９ ３ ．２ ６ －（ 厂 ｚ）一 １ ． ３ ３ ８ ２ ２
试 验 中种群 的初 始 大小设 置为 １ ０ ０ ，采 取 二进 制 编码 ，个 体 随 机初 始化 。最 大 迭 代 次数 为 ５ ０次 。 ０
格代表 一个 元胞 ， 有 的元 胞构 成 元胞 空 间 ，一个 元 胞周 围 所
的 ８ 元胞称 为该 元胞 的邻 居 。笔 者采 用周 期型 。对 二维 空 个 间 ，上下相 接 ，左右 相 接 ，形 成一 个 拓 扑 的 圆环 面 。对 于摩
尔型邻 居模 型 ，每个元 胞都 有与 之 对应 的 ８个 邻居 。定 义 元
适 应度大 ，就用 左边 邻居 的遗传 信息替 代 自己的遗传 特性 ，否则 不做改 变 。这 样就将 导致适 应度小 的个 体 死亡 ，而适应 度大 的个体 得 以复制 。 ２ ）杂 交繁 殖 选择 适应度 大 的个 体复 制完成 后 ，从 任 意个体某 个 随机 位置 开始 ，将其 与 上方 的邻 居 进行杂 交繁殖 ，相 互交换 部分 遗传信 息 ，完 成所有 个体 的交叉 繁殖 。 ３ ）异 变处理 对 新生代 个体 进行 随机异 变处理 ，即以 １ 至 ２ ％的概率 随机选择 新生代 个体 ，并且 随 机改变 被选 中个体 位 串上 某个 位置 的值 。将 原来是 １的改变 为 ０ ，原来是 ０的改变 为 １ 。 随 即改变竞 争和 杂交方 向 ，重复 １ 至 ３ 的过 程 ，即下一 代 的竞 争 、杂 交方 向可与 右边邻居 进行 ， ） ） 而 不是 以前 的与左边 邻居 的杂交 处理 。完成 上述操作 后 ，这样持 续地迭 代下 去 ，使 群体 的平均适应 度和
适应 度值 ；，为 要 变 异 个 体 的 适 应 度 值 。 设
定 点 ，ｚｋ ， （ １ ｋ ，ｓ忌 取 ０， ）之 间的值 ， 可 以 自 就 适应 调整 了。 在初始 化状 态下 ， 。 ｏ ６ Ｐ Ｐ 一 ．，
一
Hale Waihona Puke Baidu
表 ｌ 简单遗传算法与竞争杂交算法性能比较
—————— 西 墼 广 竖 笙墨
［ 收稿日期 ］２０ ０ ９一Ｏ —１ ３ ２ ［ 者 简介 ］ 李凯 （ ９ ６ ） 作 １ ８ 一 ，男 ，２ ０ ０ ８年 大 学 毕 业 ，硕 士 生 ，现 主 要 从 事 数 据 挖 掘 方面 的研 究 工 作 。
长 江大 学 学 报 （ 然 科 学版 ） 自
２０ ０ ９年 ６月
［ 要 ］ 针 对遗 传 算 法 中存 在 搜 索效 率和 解 精度 低 的 问题 ，结 合 元胞 自动机 模 型 ，提 出 了一种 改 进 的 遗 传 算 摘
法— — 竞争 杂 交算 法 。在适 应 度 函数 中运 用 元 胞 自动 机 模 型进 行 竞 争 复 制 ，在 确 定 交 叉 算 子 时 进 行 杂 交 ，
胞 的状 态为待 优化 问题 的任意某 一 合法解 和其 所对 应 的 目标
函数 值 。元胞 自动 机模型 的规则 就 是根据 元胞 当前 状 态及 邻
居状 况确 定下一 时刻 该元 胞状态 的 动力学 函数 。
图 １ 二维 元胞 自动 机 的邻居 模型 （ 尔型 ） 摩
２ 基于 元胞 自动 机 模 型 的 竞 争 杂 交 算 法 的实 现
１ ）竞 争复制 分别 计算基 因种群 中所有 个体 的环 境适 应 度 函数 。适 应 度 函数 表 明个 体 或 解 的优 劣
性 ，不 同 的问题 ，适应 度 函数 的定 义方 式也 不 同。
运 用二维 元胞 自动 机 的邻 居模 型 ，每个个 体 与它左 边邻 居 比较环 境 的适 应度 ，如 果左 边邻 居 的环 境
Ｘ１— ０ ０ １ ． ２８ Ｘ ２ — ４ ６ ０２ ． ０ Ｘ ３— ５ ６ ７ ． ７９ Ｘ４＝ ： ＝４． ８ ７ ３ ９ Ｘ ５ — ４ ３３ ２ ． １
Ｘ ６ — ２ ４３ ．１ ４
Ｘ ７ — ６ ５３ ９ ． ４
Ｘ ８— ４ ６ ００ ．０
Ｘ ９— ２ ８ ７ ．９４
［ ］ （ 国 ） 肖 帕德 ．物 理 系 统 的元 胞 自动 机 模拟 ［ ５ 英 Ｍ］ ．祝 玉 学 译 ．北 京 ：清 华 大 学 出 版社 ，２ ０ ． ０３ ［］ 程健 ，金 菊 良 ，周 玉 良 ，等 ．基 于正 交试验 和元 胞 自动机 模 型的加 速并 行遗 传算 法 ［］．系统工 程 理论方 法应 用 ，２０ ，（） ６ ￣３９ ６ Ｊ ０６ ８ ：３４ ６
［ ］ Ｈｏｌｎ Ｈ． ａ ｔｔ ｎｉ ｔｒｌ ｎ ｔ ｉａ Ｓ ｓｅ １ ｌ ｄＪ Ａｄ ｐａｉ ｎＮａｕａ ａ ｄＡｒｉｃ ｌ ｙｔｍｓ［ ａ ｏ ｆ ｉ Ｍ］． Ｔ Ｐ ｅｓ ９ ５ ＭＩ ｒｓ，１ ７ ． ［ ］ Ｗｉｔｒ （ｄ ＧｅｅｉＡｌｏｉ ｍｓｉ Ｅ ｇｎｅｉｇａ ｄＣ ｍｐ ｔｒ ｃ ｎ ｅ［ ２ ｎｅ ｅ ）． ｎ ｔ ｇ ｒｈ ｎ ｎ ｉｅｒ ｎ ｏ ｕｅ ｉ ｃ Ｍ］ ． ｌｙ ９ ５ Ｇ ｃ ｔ ｎ Ｓｅ Ｗｉ ，１ ９． ｅ ［ ］ 王 小平 ，曹 立 明 ．遗 传算 法 理 论 应 用 与 软件 实现 ［ ３ Ｍ］ ．西 安 ：西 安 交 通 大 学 出 版社 ，２ ０ ． ０２
一
种 基 于 元胞 自动 机 的改进 遗 传 算 法
李 凯 ，田 双 亮 （ 西北民 族大学 计算机与信息工 程学院， 甘肃 兰州 ７０３） ３００ 耿 丽 君 （ 财经大学 学院， 西 太原 ００ｉ） 山西 会计 山 ３０２ 张 喜 （ 博技术 淄 学院， 东 淄博 ２５０） 山 ５００
时 引入杂 交思想 ，利 用各个 子种群 不 同阶段 的最优个 体 的相 互杂 交来 对 算法 作 进一 步 改进 。试 验 证 明 ， 竞 争杂交算 法加 快 了进化速 度 ，不 但保 持 了遗 传算法 的 随机搜索 、优胜 劣汰 等优点 ，同时 提高 了算法 的
整 体性能 。
［ 参考 文献 ］
［ ］ ＰｒｓＡ，Ｌ ｎ ａ ， Ｈｅｒ ｎ ｄｔｒ Ｃ ｍｐ ｔｔ ｎｌ ｈ ｓ ｓ ｎ ｅ ｕａ ｔｍａａ ［ ４ ｉ ｅ ａｄ ｕＤ Ｐ ｒｍａ ｎｅ ｉ ｓＨ． ｏ ｕａｉ ａ Ｐ ｙｉ ｄＣ ｌ ｌ Ａｕｏ ｔ Ｍ］ ． ｏｌ ｃ ｎｉｃ ０ ｏ ｏ ｃａ ｌ ｒ Ｗ ｒ Ｓ ｉ ｔｉ，１ ９ ． ｄ ｅ ｆ ９
为 了避免算 法对交叉 概率 Ｐ 和变异 概率 Ｐ 初始值 过度依 赖 ， 验 中对 这些 概率参 数运用 自适应 策略 ， ： 试 即
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： ：：
厂≥
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【ｚ 忌
厂 ＜
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依 此 来 对 遗传 算 法进 行 改进 。 仿 真结 果 表 明 ，竞 争 杂 交算 法 在 搜 索速 度 和 概 率上 比简 单 遗传 算 法 要 高 一些 。 ［ 关键 词］ 竞 争 杂 交 算 法 ；元 胞 自动机 ；遗 传 算 法 ；适 应 度 ；交 叉 算 子
［ 图分 类 号 ］ Ｔ ３ １ 中 Ｐ ９
ｏ１ ．。
算法性 能 比较 如表 １ 。从 表 １中 可 以看
警 ｊ 孝
。 ・。 ・∞ 眈 。
出 ，在求 的相 同变量最 优解 的情况 下 ，竞 争杂 交算法在 搜索 速度 和概率 上 比简单 遗传 算法要 高一 些 。
４ 结
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在简单 遗传 算法 的基础上 ，通 过元胞 自动 机模型 的竞争 方法 ，将竞 争分别 作用 于个体 的适应 度 ，同
１ 元 胞 自动 机 模 型
元胞 自动 机模 型 最 基 本 的组 成 是 元 胞 、元 胞 空 间 、 邻居 和规 则 ４ 分 。简言 之 ， 胞 自动机 可 以视 为 由一 个元 部 元
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如 图 １所示 ， 造二 维元胞 自动 机 的 ４方 网格 ，每 个 网 构
［ 献标识码］Ａ 文
［ 章 编 号 ］ １７ —１ ０ （０ ９ ２ ２ ７一 ２ 文 ６ ３ ４ ９ ２０ ）０ 一Ｎ ３ Ｏ
遗传 算法Ｌ 是一种 模拟 达尔 文 的遗 传选 择和 自然 淘汰 的生物 进化 过程 的计 算模 型 ，是 一种 通 过模 １ ］ 拟 自然进 化过程 搜索 最优解 的方 法 ，具有 隐含 的并行 性 、非线 性求解 及 易于 和其他 模型结 合 等特点 。 遗传 算法首 先进 行基 因编 码 ，产 生 初 始 种 群 ，接着 按 照适 者 生 存 的原 理 根 据 适 应 度 大小 来 挑 选 个 体 ， 生较 好 的近似解 。再 借助 遗传算 子 进行交 叉 和变异 ，产生 代 表新 的解 集 的种 群 。这 样一 代 代 的进 产 化 ，最后 就会 收敛到 最适应 环境 的染 色体 上 ，它就 是 问题 的最优 解 。但 遗传 算 法存 在搜 索 效率 低 和解 精 度低 等问题 ，为此 ，笔 者结 合 自动机模 型 ，提 出了一 种改进 的遗 传算 法 。
［ 编辑］ 洪云飞
利 用遗传算法 中的各 种竞争 、杂交算 法进行个体 的繁殖 、杂交 、异变 的处 理 。采用 一种 简单 的竞 争和 杂交算法ｌ ］ ＿ ，该算法将竞争 和杂交 只限于局部 范 围 内进 行 。首 先将所 有个 体按 顺序 排放 在一 张二维 表格 ７
上 ，使每个个体 的上 、下 、左 、右 都与其他个体 相邻接 。然后 ，按照 以下算 法进 行个体 的遗传 进行处理 。
最 优个体 的适应 度不 断上 升 ，直 至得 到满意解 或样本 的适 应度 不再提 高为止 。
３ 仿 真 分析 及结 果
为 了验证 笔者提 出 的改进算 法 的性 能 ， 将对 函数 － ｚ 厂 ）一 Ｘ一 ５ ｉ（ｘ ＋ １ ｃｓｘ （ ｓｎ ２ ） ０ ｏ （ ）的最大值 寻优进
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［ ］周根贵 ．数据仓库与数据挖掘 ［ ７ Ｍ］．杭州 ：浙江大学出版社，２ ０ ． ０４
［ ］ 张 晶 ，黄沛 ．一种 基 于种 群 划 分 及 杂交 的免 疫 遗 传 算 法 ［］．计 算 机 工 程 ，２０ ， （） ２ ２ ２ ８ Ｊ ０ ８ ２ ：２０ ２ ． ［ ］ 李 雄 飞 ，李 军 ．数 据 挖掘 与知 识 发 现 ［ ９ Ｍ］ ． 京 ：高 等 教 育 出 版社 ，２ ０ ． 北 ０３
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根据评 价函数 ， 计算个体 的适应度 ， 利用 遗传算子和交叉算子得 到新 种群 。 经过 ２ 次迭代后得到最优解 ： ５
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试 验 中种群 的初 始 大小设 置为 １ ０ ０ ，采 取 二进 制 编码 ，个 体 随 机初 始化 。最 大 迭 代 次数 为 ５ ０次 。 ０
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的 ８ 元胞称 为该 元胞 的邻 居 。笔 者采 用周 期型 。对 二维 空 个 间 ，上下相 接 ，左右 相 接 ，形 成一 个 拓 扑 的 圆环 面 。对 于摩
尔型邻 居模 型 ，每个元 胞都 有与 之 对应 的 ８个 邻居 。定 义 元
适 应度大 ，就用 左边 邻居 的遗传 信息替 代 自己的遗传 特性 ，否则 不做改 变 。这 样就将 导致适 应度小 的个 体 死亡 ，而适应 度大 的个体 得 以复制 。 ２ ）杂 交繁 殖 选择 适应度 大 的个 体复 制完成 后 ，从 任 意个体某 个 随机 位置 开始 ，将其 与 上方 的邻 居 进行杂 交繁殖 ，相 互交换 部分 遗传信 息 ，完 成所有 个体 的交叉 繁殖 。 ３ ）异 变处理 对 新生代 个体 进行 随机异 变处理 ，即以 １ 至 ２ ％的概率 随机选择 新生代 个体 ，并且 随 机改变 被选 中个体 位 串上 某个 位置 的值 。将 原来是 １的改变 为 ０ ，原来是 ０的改变 为 １ 。 随 即改变竞 争和 杂交方 向 ，重复 １ 至 ３ 的过 程 ，即下一 代 的竞 争 、杂 交方 向可与 右边邻居 进行 ， ） ） 而 不是 以前 的与左边 邻居 的杂交 处理 。完成 上述操作 后 ，这样持 续地迭 代下 去 ，使 群体 的平均适应 度和
适应 度值 ；，为 要 变 异 个 体 的 适 应 度 值 。 设
定 点 ，ｚｋ ， （ １ ｋ ，ｓ忌 取 ０， ）之 间的值 ， 可 以 自 就 适应 调整 了。 在初始 化状 态下 ， 。 ｏ ６ Ｐ Ｐ 一 ．，
一
Hale Waihona Puke Baidu
表 ｌ 简单遗传算法与竞争杂交算法性能比较
—————— 西 墼 广 竖 笙墨
［ 收稿日期 ］２０ ０ ９一Ｏ —１ ３ ２ ［ 者 简介 ］ 李凯 （ ９ ６ ） 作 １ ８ 一 ，男 ，２ ０ ０ ８年 大 学 毕 业 ，硕 士 生 ，现 主 要 从 事 数 据 挖 掘 方面 的研 究 工 作 。
长 江大 学 学 报 （ 然 科 学版 ） 自
２０ ０ ９年 ６月
［ 要 ］ 针 对遗 传 算 法 中存 在 搜 索效 率和 解 精度 低 的 问题 ，结 合 元胞 自动机 模 型 ，提 出 了一种 改 进 的 遗 传 算 摘
法— — 竞争 杂 交算 法 。在适 应 度 函数 中运 用 元 胞 自动 机 模 型进 行 竞 争 复 制 ，在 确 定 交 叉 算 子 时 进 行 杂 交 ，
胞 的状 态为待 优化 问题 的任意某 一 合法解 和其 所对 应 的 目标
函数 值 。元胞 自动 机模型 的规则 就 是根据 元胞 当前 状 态及 邻
居状 况确 定下一 时刻 该元 胞状态 的 动力学 函数 。
图 １ 二维 元胞 自动 机 的邻居 模型 （ 尔型 ） 摩
２ 基于 元胞 自动 机 模 型 的 竞 争 杂 交 算 法 的实 现
１ ）竞 争复制 分别 计算基 因种群 中所有 个体 的环 境适 应 度 函数 。适 应 度 函数 表 明个 体 或 解 的优 劣
性 ，不 同 的问题 ，适应 度 函数 的定 义方 式也 不 同。
运 用二维 元胞 自动 机 的邻 居模 型 ，每个个 体 与它左 边邻 居 比较环 境 的适 应度 ，如 果左 边邻 居 的环 境