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遺傳演算法的特點

發布時間: 2022-01-27 11:39:43

1. 遺傳演算法的優缺點

優點:

1、遺傳演算法是以決策變數的編碼作為運算對象,可以直接對集合、序列、矩陣、樹、圖等結構對象進行操作。這樣的方式一方面有助於模擬生物的基因、染色體和遺傳進化的過程,方便遺傳操作運算元的運用。

另一方面也使得遺傳演算法具有廣泛的應用領域,如函數優化、生產調度、自動控制、圖像處理、機器學習、數據挖掘等領域。

2、遺傳演算法直接以目標函數值作為搜索信息。它僅僅使用適應度函數值來度量個體的優良程度,不涉及目標函數值求導求微分的過程。因為在現實中很多目標函數是很難求導的,甚至是不存在導數的,所以這一點也使得遺傳演算法顯示出高度的優越性。

3、遺傳演算法具有群體搜索的特性。它的搜索過程是從一個具有多個個體的初始群體P(0)開始的,一方面可以有效地避免搜索一些不必搜索的點。

另一方面由於傳統的單點搜索方法在對多峰分布的搜索空間進行搜索時很容易陷入局部某個單峰的極值點,而遺傳演算法的群體搜索特性卻可以避免這樣的問題,因而可以體現出遺傳演算法的並行化和較好的全局搜索性。

4、遺傳演算法基於概率規則,而不是確定性規則。這使得搜索更為靈活,參數對其搜索效果的影響也盡可能的小。

5、遺傳演算法具有可擴展性,易於與其他技術混合使用。以上幾點便是遺傳演算法作為優化演算法所具備的優點。

缺點:

1、遺傳演算法在進行編碼時容易出現不規范不準確的問題。

2、由於單一的遺傳演算法編碼不能全面將優化問題的約束表示出來,因此需要考慮對不可行解採用閾值,進而增加了工作量和求解時間。

3、遺傳演算法效率通常低於其他傳統的優化方法。

4、遺傳演算法容易出現過早收斂的問題。

(1)遺傳演算法的特點擴展閱讀

遺傳演算法的機理相對復雜,在Matlab中已經由封裝好的工具箱命令,通過調用就能夠十分方便的使用遺傳演算法。

函數ga:[x, fval,reason]= ga(@fitnessfun, nvars, options)x是最優解,fval是最優值,@fitnessness是目標函數,nvars是自變數個數,options是其他屬性設置。系統默認求最小值,所以在求最大值時應在寫函數文檔時加負號。

為了設置options,需要用到下面這個函數:options=gaoptimset('PropertyName1', 'PropertyValue1', 'PropertyName2', 'PropertyValue2','PropertyName3', 'PropertyValue3', ...)通過這個函數就能夠實現對部分遺傳演算法的參數的設置。

2. 遺傳演算法特點

遺傳演算法有以下特點:不會產生無效的路徑,但是在復雜的環境中,很難創建鏈接圖。此外,遺傳演算法計算效率低,計算時間長,在遺傳進化過程中需要大量的存儲空間。

3. 遺傳演算法優點,要詳細一些的

遺傳演算法是一種全局優化概率演算法,主要的優點有
1.遺傳演算法對所求解的優化問題沒有太多的數學要求,由於他的進化特性,搜素過程中不需要問題的內在性質,對於任意形式的目標函數和約束,無論是線性的還是非線性的,離散的還是連續的都可處理。
2.進化運算元的各態歷經性使得遺傳演算法能夠非常有效地進行概率意義的全局搜素。
3.遺傳演算法對於各種特殊問題可以提供極大的靈活性來混合構造領域獨立的啟發式,從而保證演算法的有效性。

4. 遺傳演算法的優缺點

1、早熟。這是最大的缺點,即演算法對新空間的探索能力是有限的,也容易收斂到局部最優解。
2、大量計算。涉及到大量個體的計算,當問題復雜時,計算時間是個問題。
3、處理規模小。目前對於維數較高的問題,還是很難處理和優化的。
4、難於處理非線性約束。對非線性約束的處理,大部分演算法都是添加懲罰因子,這是一筆不小的開支。
5、穩定性差。因為演算法屬於隨機類演算法,需要多次運算,結果的可靠性差,不能穩定的得到解。
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5. 關於遺傳演算法

遺傳演算法(Genetic Algorithm,簡稱GA)是美國 Michigan大學的 John Golland提出的一種建立在自然選擇和群體遺傳學機理基礎上的隨機、迭代、進化、具有廣泛適用性的搜索方法。現在已被廣泛用於學習、優化、自適應等問題中。圖4-1 給出了 GA搜索過程的直觀描述。圖中曲線對應一個具有復雜搜索空間(多峰空間)的問題。縱坐標表示適應度函數(目標函數),其值越大相應的解越優。橫坐標表示搜索點。顯然,用解析方法求解該目標函數是困難的。採用 GA時,首先隨機挑選若干個搜索點,然後分別從這些搜索點開始並行搜索。在搜索過程中,僅靠適應度來反復指導和執行 GA 搜索。在經過若干代的進化後,搜索點後都具有較高的適應度並接近最優解。

一個簡單GA由復制、雜交和變異三個遺傳運算元組成:

圖4-2 常規遺傳演算法流程圖

6. 量子遺傳演算法對於遺傳演算法的優點是什麼

搜索范圍更廣,適應性更強,效率更高,效果更好。

7. 遺傳演算法有哪些特點

經現代醫學研究表明,DNA是現存生命最重要的遺傳物質。而遺傳則是指經由基因的傳遞,使後代獲得親代的特徵。遺傳學正是研究遺傳這一現象的一門學科,除遺傳因素外,還有環境,以及環境與遺傳的交互作用也是決定生物特徵的因素。

遺傳演算法是一種可用於復雜系統優化的一種搜索演算法,與傳統的演算法相比,具有以下4個特點:第一,它是以決策變數的編碼作為運算對象;第二,遺傳演算法直接以適應度作為搜索信息,無需導數等其他輔助信息;第三,遺傳演算法使用多個點的搜索信息,具有隱含並行性;最後,它沒有使用非確定性規則,而是採用了概率搜索技術。

8. 遺傳演算法的核心是什麼!

遺傳操作的交叉運算元。

在自然界生物進化過程中起核心作用的是生物遺傳基因的重組(加上變異)。同樣,遺傳演算法中起核心作用的是遺傳操作的交叉運算元。所謂交叉是指把兩個父代個體的部分結構加以替換重組而生成新個體的操作。通過交叉,遺傳演算法的搜索能力得以飛躍提高。

交叉運算元根據交叉率將種群中的兩個個體隨機地交換某些基因,能夠產生新的基因組合,期望將有益基因組合在一起。

(8)遺傳演算法的特點擴展閱讀

評估編碼策略常採用以下3個規范:

a)完備性(completeness):問題空間中的所有點(候選解)都能作為GA空間中的點(染色體)表現。

b)健全性(soundness): GA空間中的染色體能對應所有問題空間中的候選解。

c)非冗餘性(nonrendancy):染色體和候選解一一對應。

目前的幾種常用的編碼技術有二進制編碼,浮點數編碼,字元編碼,變成編碼等。

而二進制編碼是目前遺傳演算法中最常用的編碼方法。即是由二進制字元集{0,1}產生通常的0,1字元串來表示問題空間的候選解。

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