遗传算法概述:

• 遗传算法(Genetic Algorithm,GA)是一种进化算法,其基本原理是仿效生物界中的“物竞天择、适者生存”的演化法
则,它最初由美国Michigan大学的J. Holland教授于1967年提出。
• 遗传算法是从代表问题可能潜在的解集的一个种群(population)开始的,而一个种群则由经过基因(gene)编码的一
定数目的个体(individual)组成。因此,第一步需要实现从表现型到基因型的映射即编码工作。初代种群产生之后,按照
适者生存和优胜劣汰的原理,逐代(generation)演化产生出越来越好的近似解,在每一代,根据问题域中个体的适应度
(fitness)大小选择个体,并借助于自然遗传学的遗传算子(genetic operators)进行组合交叉和变异,产生出代表新
的解集的种群。这个过程将导致种群像自然进化一样,后生代种群比前代更加适应于环境,末代种群中的最优个体经过解
码(decoding),可以作为问题近似最优解。

• 遗传算法有三个基本操作:选择(Selection)、交叉(Crossover)和变异(Mutation)。
• (1)选择。选择的目的是为了从当前群体中选出优良的个体,使它们有机会作为父代为下一代繁衍子孙。根据各个个体的
适应度值,按照一定的规则或方法从上一代群体中选择出一些优良的个体遗传到下一代种群中。选择的依据是适应性强的
个体为下一代贡献一个或多个后代的概率大。
• (2)交叉。通过交叉操作可以得到新一代个体,新个体组合了父辈个体的特性。将群体中的各个个体随机搭配成对,对每
一个个体,以交叉概率交换它们之间的部分染色体。
• (3)变异。对种群中的每一个个体,以变异概率改变某一个或多个基因座上的基因值为其他的等位基因。同生物界中一样,
变异发生的概率很低,变异为新个体的产生提供了机会。

遗传算法的基本步骤:

1)编码:GA在进行搜索之前先将解空间的解数据表示成遗传空间的基因型串结构数据,
这些串结构数据的丌同组合便构成了丌同的点。
2)初始群体的生成:随机产生N个初始串结构数据,每个串结构数据称为一个个体,N个
个体构成了一个群体。GA以这N个串结构数据作为初始点开始进化。
3)适应度评估:适应度表明个体或解的优劣性。丌同的问题,适应性函数的定义方式也丌
同。

4)选择:选择的目的是为了从当前群体中选出优良的个体,使它们有机会作为父代为下一
代繁殖子孙。遗传算法通过选择过程体现这一思想,进行选择的原则是适应性强的个体为
下一代贡献一个或多个后代的概率大。选择体现了达尔文的适者生存原则。
5)交叉:交叉操作是遗传算法中最主要的遗传操作。通过交叉操作可以得到新一代个体,
新个体组合了其父辈个体的特性。交叉体现了信息交换的思想。
6)变异:变异首先在群体中随机选择一个个体,对于选中的个体以一定的概率随机地改变
串结构数据中某个串的值。同生物界一样, GA中变异发生的概率很低,通常取值很小。

遗传算法工具箱:

• MATLAB内嵌遗传算法工具箱: gadst
• Sheffield大学遗传算法工具箱: gatbx
• 北卡罗来纳大学遗传算法工具箱: gaot

initializega函数:

ga函数:

遗传算法优化BP神经网络初始权值与阈值:

Demo1(一元函数优化MATLAB实现):

main.m

 %% I. 清空环境变量
clear all
clc %% II. 绘制函数曲线
x = 0:0.01:9;
y = x + 10*sin(5*x)+7*cos(4*x); figure
plot(x, y)
xlabel('自变量')
ylabel('因变量')
title('y = x + 10*sin(5*x) + 7*cos(4*x)') %% III. 初始化种群
initPop = initializega(50,[0 9],'fitness'); %% IV. 遗传算法优化
[x endPop bpop trace] = ga([0 9],'fitness',[],initPop,[1e-6 1 1],'maxGenTerm',25,...
'normGeomSelect',0.08,'arithXover',2,'nonUnifMutation',[2 25 3]); %% V. 输出最优解并绘制最优点
x
hold on
plot (endPop(:,1),endPop(:,2),'ro') %% VI. 绘制迭代进化曲线
figure(2)
plot(trace(:,1),trace(:,3),'b:')
hold on
plot(trace(:,1),trace(:,2),'r-')
xlabel('Generation'); ylabel('Fittness');
legend('Mean Fitness', 'Best Fitness')

initializega.m

 function [pop] = initializega(num, bounds, evalFN,evalOps,options)

 if nargin<5
options=[1e-6 1];
end
if nargin<4
evalOps=[];
end if any(evalFN<48) %Not a .m file
if options(2)==1 %Float GA
estr=['x=pop(i,1); pop(i,xZomeLength)=', evalFN ';'];
else %Binary GA
estr=['x=b2f(pop(i,:),bounds,bits); pop(i,xZomeLength)=', evalFN ';'];
end
else %A .m file
if options(2)==1 %Float GA
estr=['[ pop(i,:) pop(i,xZomeLength)]=' evalFN '(pop(i,:),[0 evalOps]);'];
else %Binary GA
estr=['x=b2f(pop(i,:),bounds,bits);[x v]=' evalFN ...
'(x,[0 evalOps]); pop(i,:)=[f2b(x,bounds,bits) v];'];
end
end numVars = size(bounds,1); %Number of variables
rng = (bounds(:,2)-bounds(:,1))'; %The variable ranges' if options(2)==1 %Float GA
xZomeLength = numVars+1; %Length of string is numVar + fit
pop = zeros(num,xZomeLength); %Allocate the new population
pop(:,1:numVars)=(ones(num,1)*rng).*(rand(num,numVars))+...
(ones(num,1)*bounds(:,1)');
else %Binary GA
bits=calcbits(bounds,options(1));
xZomeLength = sum(bits)+1; %Length of string is numVar + fit
pop = round(rand(num,sum(bits)+1));
end for i=1:num
eval(estr);
end

fitness.m

 function [sol, fitnessVal] = fitness(sol, options)

 x = sol(1);

 fitnessVal = x + 10*sin(5*x)+7*cos(4*x);

 end

原始函数图像:

标记出最大值:

绘制迭代进化曲线:

注:运行以上程序,需要下载gaot的工具箱并添加到运行路径里才能运行,否则会报错。

附测试代码:https://github.com/shixinzei/Learn-about-Genetic-Algorithm

遗传算法(Genetic Algorithm, GA)及MATLAB实现的更多相关文章

  1. 超详细的遗传算法(Genetic Algorithm)解析

    https://blog.csdn.net/u010451580/article/details/51178225 https://www.jianshu.com/p/c82f09adee8f 00 ...

  2. 【智能算法】超详细的遗传算法(Genetic Algorithm)解析和TSP求解代码详解

    喜欢的话可以扫码关注我们的公众号哦,更多精彩尽在微信公众号[程序猿声] 文章声明 此文章部分资料和代码整合自网上,来源太多已经无法查明出处,如侵犯您的权利,请联系我删除. 00 目录 遗传算法定义 生 ...

  3. 基于遗传算法(Genetic Algorithm)的TSP问题求解(C)

    基于遗传算法的TSP问题求解(C) TSP问题: TSP(Travelling salesman problem): 译作“旅行商问题”, 一个商人由于业务的需要,要到n个城市,每个城市之间都有一条路 ...

  4. 遗传算法Genetic Algorithm

    遗传算法Genetic Algorithm 好家伙,回回都是这个点,再这样下去人估计没了,换个bgm<夜泊秦淮>,要是经典咏流传能投票选诗词,投票选歌,俺一定选这个 开始瞎叨叨 遗传算法的 ...

  5. 遗传算法 Genetic Algorithm

    2017-12-17 19:12:10 一.Evolutionary Algorithm 进化算法,也被成为是演化算法(evolutionary algorithms,简称EAs),它不是一个具体的算 ...

  6. 遗传算法(Genetic Algorithm)——基于Java实现

    一.遗传算法原理介绍 遗传算法(Genetic Algorithm)是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型,是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法.遗传算法是从代表问 ...

  7. MIP启发式算法:遗传算法 (Genetic algorithm)

    *本文主要记录和分享学习到的知识,算不上原创 *参考文献见链接 本文主要讲述启发式算法中的遗传算法.遗传算法也是以local search为核心框架,但在表现形式上和hill climbing, ta ...

  8. Evolutionary Computing: 2. Genetic Algorithm(1)

    本篇博文讲述基因算法(Genetic Algorithm),基因算法是最著名的进化算法. 内容依然来自博主的听课记录和教授的PPT. Outline 简单基因算法 个体表达 变异 重组 选择重组还是变 ...

  9. Evolutionary Computing: 3. Genetic Algorithm(2)

    承接上一章,接着写Genetic Algorithm. 本章主要写排列表达(permutation representations) 开始先引一个具体的例子来进行表述 Outline 问题描述 排列表 ...

随机推荐

  1. Grunt connect

    使用connect打开指定html方法 由于localhost会直接链接到了index.html,所以我们可以通过base选项设置打开html,这是我的目录,我要打开根目录下的test.html co ...

  2. css页面滚动触发动画

    参考页面:http://www.jq22.com/jquery-info1384

  3. IntelliJ IDEA 2017.2.6 x64 配置 tomcat 启动 maven 项目

    IntelliJ IDEA 2017.2.6 x64 配置 tomcat 启动 maven 项目 1.确认 IDEA 是否启用了 tomcat 插件 2.添加 tomcat 选择 tomcat 存放路 ...

  4. 我了解到的新知识之----如何使用Python获取最新外汇汇率信息

    这个需求本来是来源于公司同事工作中需求,用户需要使用数据分析工具Power BI抓取多页的中国银行官网上当天的外汇数据.但是没能研究出来. 我就开始在网络上找关于使用python来抓取当天汇率的案例分 ...

  5. CentOS最基本的20个常用命令

    1. man 对你熟悉或不熟悉的命令提供帮助解释eg:man ls 就可以查看ls相关的用法注:按q键或者ctrl+c退出,在linux下可以使用ctrl+c终止当前程序运行. 2. ls 查看目录或 ...

  6. Python读取xlsx翻译文案

    首先安装Python,然后安装模块 //查找模块(非必须) pip search xlrd //安装模块 pip install xlrd 由于输出要是utf-8所以需要设置默认环境为utf-8 # ...

  7. Express全系列教程之(七):cookie的加密

    一.关于cookie加密 cookie加密是让客户端用户无法的值cookie明文信息,是数据安全的重要部分:一般的我们可以在保存cookie时对cookie信息进行加密,或者在res.cookie中对 ...

  8. Exp5 MSF基础应用 20164320 王浩

    1. 实践目标 本实践目标是掌握metasploit的基本应用方式,重点常用的三种攻击方式的思路.具体需要完成: 1.1一个主动攻击实践,如ms08_067; (1分) 1.2 一个针对浏览器的攻击, ...

  9. c++11 强类型枚举 enum class

    在标准C++中,枚举类型不是类型安全的.枚举类型被视为整数,这使得两种不同的枚举类型之间可以进行比较.C++03 唯一提供的安全机制是一个整数或一个枚举型值不能隐式转换到另一个枚举别型. 此外,枚举所 ...

  10. 当离开浏览器窗口,提示语title更改

    head里面插入一下代码 <script> document.addEventListener('visibilitychange',function(){if(document.visi ...