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遗传算法的特点和优势

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)遗传算法求解时,使用特定问题的信息极少,容易形成通用算法程序。这一特点使得遗传算法的应用范围大大扩展。5)遗传算法中的选择、交叉和变异都是随机操作的,而不是确定的精确规则。6)遗传算法具有隐含的并行性,遗传算法不是采用确定性规则,而是采用概率的变迁规则来指导它的搜索方向,具有自组织、自适应和自学习性特点。遗传算法利用进化过程获得的信息自行组织搜索时,适应度大的个体具有较高的生存概率。

遗传算法的特点和优势

1)遗传算法是解决搜索问题的一种通用算法,对于各种通用问题都可以使用。搜索算法的共同特征为

① 首先组成一组候选解;

② 依据某些适应性条件测算这些候选解的适应度;

③ 根据适应度保留某些候选解,放弃其他候选解;

④ 对保留的候选解进行某些操作,生成新的候选解。

遗传算法从问题解的串集开始搜索,而不是从单个解开始。这是遗传算法与传统优化算法的极大区别。传统优化算法是从单个初始值迭代求最优解的,容易误入局部最优解。遗传算法从串集开始搜索,覆盖面大,利于全局择优。

2)遗传算法求解时,使用特定问题的信息极少,容易形成通用算法程序。

由于遗传算法使用适应值这一信息进行搜索,并不需要问题导数等与问题直接相关的信息。遗传算法只需适应值和串编码等通用信息,故几乎可处理任何问题。

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图5-3 遗传算法操作流程(www.xing528.com)

3)遗传算法基本上不用搜索空间的知识或其他辅助信息,而仅用适应度函数值来评估个体,在此基础上进行遗传操作。适应度函数不仅不受连续可微的约束,而且其定义域可以任意设定。这一特点使得遗传算法的应用范围大大扩展。

4)遗传算法有极强的容错能力,许多传统搜索算法都是单点搜索算法,容易陷入局部的最优解。遗传算法同时处理群体中的多个个体,即对搜索空间中的多个解进行评估,减少了陷入局部最优解的风险,同时算法本身易于实现并行化。

遗传算法的初始串集本身就带有大量与最优解甚远的信息,通过选择、交叉、变异操作能迅速排除与最优解相差极大的串。这是一个强烈的滤波过程,并且是一个并行滤波机制,故而遗传算法有很高的容错能力。

5)遗传算法中的选择、交叉和变异都是随机操作的,而不是确定的精确规则。这说明遗传算法是采用随机方法进行最优解搜索,选择体现了向最优解迫近,交叉体现了最优解的产生,变异体现了全局最优解的覆盖。

6)遗传算法具有隐含的并行性,遗传算法不是采用确定性规则,而是采用概率的变迁规则来指导它的搜索方向,具有自组织自适应和自学习性特点。遗传算法利用进化过程获得的信息自行组织搜索时,适应度大的个体具有较高的生存概率。

实现优化过程如图5-4所示。

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图5-4 实现优化过程

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