一种新的复制算子选择法

1、精品论文一种新的复制算子选择法谭军 辽宁工程技术大学理学院，辽宁（123000） E-mail: tanjun_摘要：遗传算法是基本思想是模仿生物遗传的进化的机制，将组合优化问题的一组可行解视为染色体，该解对应的目标函数值视为生物种群的优劣，复制可以使得优异解得以保留， 交换可行解中部分变元，以产生新的可行解的方式，利用这种复制、变换、突变等操作，不 断执行下去，逐渐会逼近全局最优解。本文在复制算子轮盘选择法的基础上提出磁场选 择法，在选择要复制的个体时保证群体中的个体数目不变，从而保证在群体在交换、变异中 有更多的空间，利用磁场选择法使得优良个体被选择的机会增大，增大不良个体的存活几率， 在可行解中的优异解收敛速度更快。关键字：遗传算法；复制；适应度1. 本文讨论的范围本文结合轮盘选择法的基础上提出磁场选择法，将讨论磁场选择法的选择思想以及对 可行解得到优异解的筛选过程。2. 个体的适应度在遗传算法中，适应度是描述群体中个体优劣性的尺度，在优化问题中，适应度是可 行解的目标函数值1 。2.1 无约束条件极值问题的适应度函数设 g(x)是无约束极值问题的目标函数，x X,X 是所有可行

2、解的集合，若这是一个具有n 个变量的极值问题，则 X 是 n 维笛卡尔乘积集，x 是 X 上的 n 维向量3。 在遗传算法中，统一约定：1个体 y(字符串)对应的可行解 x(实值向量或字符串组)的适应度 f(x)只能取正值；2f(x)值越大，表明相应个体 y 的性能越优。 对于最小值问题，取适应度函数 f(x)=k-g(x)。其中 kmaxg(x)|x X.对于可能 产生负值 的最大值 问题，可 取适应度 函数 f(x)=|l|+g(x) 。其 中l=ming(x)|x X 0.2.2 有约束条件极值问题的适应度函数设具有约束条件的极值问题为3Maxg(x)s.t: hi(x)0,i=1,2,n可取适应度函数为f(x)=g(x)-.其中 为惩罚函数， 为惩罚系数，通常可取=(x).- 1 -3. 离心率选择法3.1 磁场选择原理本文将物理学中的磁场运用到遗传算法中，在物理学中2，磁场是非物质场,由磁体发出 的磁感线围合而成，磁场中的磁性物质会受到磁力作用,且同性相斥,异性相吸.离源越近,磁场 越强,越远越弱.据此，设计出磁场选择模型(参见图 1)。图 1 磁场选择模型3.1.1 模型假

3、设1在上图模型中，星射状的圆称作磁盘，模型中设置 n 个磁盘，从大到小分别记作Ci(i=1,2,n),n=群体个数，n。2在单个磁盘中，设定只有磁盘中心处可产生磁性，磁场分布均匀，方向从纸面指 出，磁盘顺时针转动，转动角速度为 i,磁盘共有 n 个分支，每个分支的端点放置一个正电 荷，正电荷的电量 Q=群体个体适应度 f。磁盘中心对正电荷的磁力作用大小是 Q B，B 表 示磁场大小。用个体适应度表示即为 f B.3磁盘之间磁性不叠加，互不干扰2。3.1.2 初始化初始时正电荷全部分布在最大磁盘 C1 的分支端点处，由于电荷所受的磁力大小 F 与 电荷带电量 Q 成正比，即 F=kQ，k，每个电荷所带电量 Q=群体个体适应度 f，即 F=kf， k。且各个磁盘均以角速度 顺时针转动。3.2 磁场选择过程1群体个体分布初始化个体分布，个体分布于 Ci(i=1,2,n)的分支端点处，个体 xi 由于受到磁力的 作用吸附于分支端点，模型中各磁盘均以 转动 3。2当各个磁盘转动时，,保持 C1 中磁场大小 B1 不变，在 C2 中开始线性加大磁盘中的磁场大小 B2，在 B2 增大的过程中，由于正

4、电荷在 B2 中受到的力比在 B1 中受到的力大，当在C1 中只留下一个个体时 B2 停止加大。所以会有(n-1)个个体从 C1 被吸附在 C2 的分支端点。3经过上述操作，在 C1 中只有一个个体，C2 中有(n-1)个个体，保持 C1,C2 中的 B 不变， 线性加大 B3，当在 C2 中只留下一个个体时 B3 停止加大，此时会有(n-2)个个体从 C2 被吸附 在 C3 的分支端点。4同理上述操作，当模型到达平衡态的时候每一个磁盘都会只有一个个体吸附2 4。3.3 个体的选择和舍去当处于平衡态的 时候，每 个磁盘个 体的适应 度记作 fi(i=1,2,n), 当 ft Bt(t=1,2,n-1)时，我们只取个体 i=1,2,t。通常，适应度越大的个体越逼 近于最优解，为保证群体个数的不变5，我们复制个体f1,f2,fut 个为了使得不良保证不良个体的存活几率，在上述中，我们将取个体 xi（i=t+1,t+2,n） 这些个体我们视为不良个体，在(n-t)个不良个体中我们在其中再次采用磁盘选择法，一些生 存几率大的不良个体将被保留复制。如此同理，在每次进行选择的过程中，总有相对优良的

5、 个体被保留。最后，经过选择复制后的个体将进行交换、变异操作，最终得到最优解6。4. 总结上文简要论述了磁盘选择发的具体操作过程，通过磁盘选择法可以从另一方面增加群体 个体中不良个体的存活几率，而且从群体中容易找出优良个体，优良个体被选择复制的机会 增大。从而为变换、突变操作的时候提供更多更优良的个体。参考文献1 郭嗣琮著. 信息科学中的软计算方法M. 沈阳：东北大学出版社，2001 2 沈熙宁 电磁场与电磁波M. 科学出版社，20063 张文修 遗传算法的数学基础M. 西安：西安交通大学出版社，2003 4陈国良 遗传算法及应用M. 北京：人民邮电出版社，19975云庆夏 遗传算法和遗传规则M. 北京：冶金出版社，1997 6杨纪珂 数量遗传基础知识M. 北京：科学出版社，1979A new copy of the operator selectionTan JunCollege of Science, Liaoning Technical University, Fuxin City（123000）Abstractgenetic algorithm is the basic ide

6、a is to mimic the biological evolution of the genetic mechanism ofcombinatorial optimization problems of a set of chromosomes as a feasible solution, the solution corresponding to the target value as a function merits and demerits of biological species, can copy the excellent solution to make reservations, The exchange of practical solutions in some of the arguments in order to have a viable solution for a new way to use this to copy, change, mutation, and other operations, continue to implement

7、 it, will gradually approach the global optimum. In this paper copy operator - roulette selection based on field selection, choose to copy to ensure that when individual groups of the same number of individuals in order to ensure that groups in exchange for more variation in space Use of the magnetic field makes an excellent selection of individual choice has been increasing, increasing non-performing individuals chance of survival, where feasible solution of outstanding faster solution convergence.Keywords: genetic algorithm; reproduction; fitness

《一种新的复制算子选择法》由会员壹****1分享，可在线阅读，更多相关《一种新的复制算子选择法》请在金锄头文库上搜索。