基于实数编码的多种群并行遗传算法研究

针对标准遗传算法(SGA)在实际应用中早熟收敛、解精度较低，以及传统的二进制编码方式带来的Hamming悬崖问题等等缺点，提出了一种基于实数编码的多种群并行遗传算法(RPGA)，理论分析和实例计算的结果说明RP-GA有效的提高了全局搜索能力和局部快速搜索能力，提高了遗传进化效率，对于改进SGA的缺点是十分有效的。     

一种基于复合交叉的实数编码遗传算法

提出了一种基于复合交叉的实数编码遗传算法。通过对父代染色体间的区域进行多次交叉操作,复合交叉操作保留了被搜索区域的信息。算法首先对父代染色体进行复合交叉操作,然后利用包含在新个体集合中的信息进行信息最大化选择,对每一代个体进行基于适应度的选择。集合中信息冗余的个体被从种群中删除,位于欠搜索区域中的个体被保留。由于算法能够始终保持种群的多样性,算法不仅能搜索到全局最优点,同时也能找到尽量多的局部极值点。利用算法对多极值函数进行了寻优,仿真结果表明了算法的有效性。     

一种改进的实数编码遗传算法

遗传算法的一个显著特点是它交替在编码空间和解空间中工作,它在编码空间对染色体进行遗传运算,而在解空间对解进行评估和选择。因此,如何将问题的解转换为编码表达的染色体是遗传算法的关键问题。近十年来,针对特殊问题,提出了各种非0-1串的编码方法。实数编码方法是用于解决复杂的约束优化问题的首选方法。     

一种择优配种的实数编码遗传算法*

模拟生物学家在优秀种子间进行杂交得到更好基因种子的方式,对实数编码遗传算法的种群进行优选,只在优选后的种群间杂交,可使算法快速收敛于极优值;同时,每代都加入新的随机种子,保持种群多样化。实验表明,该算法达到最优值的速度明显快于基本实数编码遗传算法。     

多维实数编码遗传算法

系统地分析了几种常见编码策略,在此基础上提出 一种新的编码策略--多维实数编码。仿真结果验证了这种新编码方式的有效性与合理性。     

一种维持种群多样性的遗传算法变异算子的研究

本文针对二进制编码遗传算法中，由于传统变异算子随机地选取基因位置而对搜索全局最优的不利影响，分析了变异位置对种群多样性的影响．提出了一种新的维持种群多样性的变异算子，其变异概率和变异位置由种群基因位的多样度和个体适应度值自适应决定．经变异后优秀的个体得以保存，且在种群中每一基因坐上两种基因的比例控制在期望的范围内．本文最后用实验验证了该算于维持种群多样性的有效性．     

归一化实数编码的多维并行遗传算法

给出了归一化多维实数编码的基本定义,并在此基础上提出了基于归一化实数编码的多维并行遗传算法;对归一化实数编码多维并行交叉算子、多维并行变异算子进行了详细的研究;提出了多维优化问题归一化实数编码长度计算公式;对遗传算法的控制参数确定进行了阐述;对归一化实数编码的多维并行遗传算法适应度函数的确定方法进行了研究.实验表明,归一化实数编码多维并行遗传算法可以大大提高多维优化问题的收敛速度,从而进一步提高算法的性能,这些特点对于计算复杂的非线性多维优化问题具有重要的意义.     

一种改进的实数编码遗传算法

针对实数编码在进行数值优化时固有的过早收敛、停滞现象和弱的爬山能力等缺点,通过设计不同的交叉、变异算子,提出了一种改进的实数编码的遗传算法。数值实验显示,该算法在函数优化问题上取得了较满意的效果。     

对实数编码遗传算法的改进

分析了实数编码遗传算法存在的缺陷,并在此基础上提出了几点改进方案。改进后的实数遗传算法可以很好地提高算法的搜索速度,并稳定地获得最优解。     

一种带融合操作的实数多种群遗传算法

提出了一种带融合操作的实数多种群遗传算法。该算法由多个种群组成,根据各个种群中最优个体的适应值及其成长性优化计算资源分配;引入融合操作,利用各种群中的最优个体产生新个体,取代各种群中的最差个体,改善种群的遗传进程。实例计算表明该算法是有效的。     

基于种群相异度的改进遗传算法及应用

提出了一种基于种群相异度的改进遗传算法。该算法采用了启发式交叉策略,并且能够根据种群的相异度自适应地调节种群的交叉规模、变异规模以及变异个体中各个基因的变异率,从而能够避免种群早熟收敛,加快进化速度。将其应用于PID控制器的参数优化中,并与传统的遗传算法相比较,仿真结果证明了其有效性。     

基于二维可变邻域编码方式的混合遗传算法

针对现有混合遗传算法无法兼顾有效性及高效性的问题,提出一种基于二维可变邻域编码方式的新型混合遗传算法(VNHGA)。首先提出了一种将个体“基因型”与“邻域型”分开编码、同步遗传的新型编码方式,以替换传统二进制编码方式;然后设计了一种稳定变异算子,以替换传统变异算子来提高效率。通过多维函数最小值问题对VNHGA进行测试:首先验证采用所提二维可变邻域编码方式后,使用“鲍德温(Baldwin)效应”作为将局部搜索嵌入传统遗传算法策略时,相对于基于“拉马克(Lamarckian)进化”的嵌入策略,仍然具有采用传统二进制编码方式时的特性,即具有良好有效性但高效性不足;其次验证引入稳定变异算子后,算法在保持其有效性的同时提升了效率,运行时间缩短到之前的50%左右;最后,与两种改进混合遗传算法进行比较,验证所提算法优势。结果表明VNHGA兼具有效性与高效性特点,可用于解决最优化问题。     

遗传规划中遗传算子对种群多样性的影响

为了能有效地避免过早收敛并跳出局部最优,提出了一种改进的遗传规划算法来研究遗传算子（选择、交叉和变异）对种群多样性（主要是基因型和表现型）的影响。首先在基准问题（奇偶校验和符号回归中的四次多项式函数）中比较不同的遗传算子在离散和连续的适应度空间中的搜索寻优,然后使用斯皮尔曼相关系数来度量种群多样性与适应度的相关性。结果表明选择和交叉算子极大地减少了种群多样性,变异算子则能维持甚至提高种群多样性,这说明通过控制遗传算子来改变种群多样性从而找到最优个体是可行的。     

基于实数编码的广义遗传算法及其在优化问题中的应用

对遗传算法中一些具有代表性的算法作了简要分析和评论，在此基础上将实数编码引入广义遗传算法，给出了一个算法框架，设计了相应的遗传操作方法，并将该算法应用于函数优化问题和神经网络训练问题，数值算例表明，该方法具有全局优化功能和快速收敛特性，对于求解复杂优化问题具有广泛的适用性。     

一种改进的实数编码混合遗传算法

为解决简单遗传算法的不成熟收敛和收敛速度慢的问题,针对实数编码遗传算法提出了初始种群的网格分布法,单步遗传操作后的最优个体保留策略,以及改进的动态交叉和自适应变异概率等,并应用上代最优个体替换当代最差个体的种群进化方法和近亲交叉回避机制等措施对其进行了综合改进。算例表明,该改进算法能有效实现全局优化,提高进化效率,对求解复杂的优化问题具有广泛的适应性。     

基于多链拓展编码方案的量子遗传算法

为了提高量子遗传算法的性能,提出了一种基于多链拓展编码方案的量子遗传算法。根据编码方案,将每个量子位分解为多个并列的基因,有效地拓展了搜索空间;结合编码方案提出量子更新策略,并引入了动态调整旋转角机制对个体进行更新,使用量子非门变异策略实现量子变异。仿真实验中,分析了使用不同变异概率[0,0.1,…,0.9,1]时对算法性能的影响,对比了分别使用普通量子遗传算法、双链编码方案、三链编码方案以及四链编码方案的量子遗传算法在优化函数极值问题时算法的性能。实验结果证明,通过增加基因链可以显著提高算法的性能,多链拓展编码方案可以提高量子遗传算法的性能,是有效的。     

基于模式比较的遗传算法

在分析了模式阶、模式定义长度和种群多样性三者之间关系的基础上,提出一种新的基于模式比较的遗传算法。该算法的核心在于,使用配对算子来提高子代种群的多样性。配对算子不像简单遗传算法那样随机选择配对,而是根据模式阶和模式长度对染色体进行配对。实验结果表明,该算法有效地避免了简单遗传算法中因种群多样性较差而造成的早熟现象,显著地提高了收敛速度和搜索全局最优解的能力。     

遗传算法优化神经网络权值盲均衡算法的研究

将遗传算法与神经网络盲均衡算法相结合,提出了两段式优化神经网络权值的方案。首先利用遗传算法全局搜索能力强的特点优化初始权值,然后发挥BP算法局部搜索速度快的特点得到最佳权值。经计算机仿真表明,该算法与传统BP神经网络盲均衡算法相比,收敛速度加快,稳态剩余误差减小,误码率降低。     

分段组卷伪并行遗传算法的研究与实现

遗传算法组卷存在收敛速度慢和未成熟收敛问题,难以满足考核要求。已有较多算法采用了分段编码、分段进化的策略,以降低算法的复杂度,提高算法的性能,但均未实现分段组卷,没能从根本上提高算法的性能。为此提出分段伪并行组卷的方法,即:分段组成符合要求的试卷段,再组合成一份完整的符合用户需求的试卷。实验证明,该方法能够大大加快收敛速度,提高组卷质量。     

面向深空探测任务的实数遗传编码多星任务规划算法

针对面向深空探测任务的多星任务规划问题,综合考虑卫星对目标时间窗口、卫星姿态机动以及工作能耗等约束条件,建立了面向深空探测任务的多星任务规划问题模型,针对常规01编码在进行大规模卫星任务规划时,存在的编码长度过长等问题,提出了一种基于实数编码方式的遗传算法,以求解面向深空探测的多星任务规划问题.该算法采用了一种以目标为染色体的实数编码方式,相比传统的以时间窗口为染色体的01编码方式,缩短了染色体长度,可有效提高算法的求解效率.通过仿真算例分析,验证了基于实数编码的遗传算法对求解多星任务规划问题的正确性、合理性和有效性,并将其与基于传统01编码方式的遗传算法进行对比分析,其结果表明基于实数编码方式的遗传算法在寻优能力和计算速度上具有明显优势,这为求解面向深空探测任务的多星任务规划问题提供了一种新的思路和方法.