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标题: 不看会后悔系列——国赛加分算法之遗传算法（上） [打印本页]
作者: 2336426014 时间: 2018-8-8 16:48
标题: 不看会后悔系列——国赛加分算法之遗传算法（上）
建模的国赛里面，纵观12-17年国赛一等奖以及特等奖论文，100%的概率论文里面有高级算法的存在，而70%的概率遗传算法都会出现，之所以它这么受欢迎，一方面是因为它求解复杂方程的实用性，另一方面也因为它作为一种智能优化算法，其求解的正确性随着迭代次数增加而增加，虽然同样求解极值时也可以用lingo/lindo来用，但是用GA（遗传算法）的话可以解决更为复杂的问题，所以尽管有时候可以用lingo来解，但是如果用GA来解，这篇论文就会更加容易得奖。因此得奖论文里它的影子屡见不鲜也就不足为奇了。3 `$ {4 g( W/ L1 \0 j; b
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遗传算法的本质其实就是一种优化算法，当决策变量10多个或者更多时，而且目标函数不是整数次幂，用它可以求出的精度达到0.0001，借鉴了达尔文的进化论和孟德尔的遗传学说。其本质是一种高效、并行、全局搜索的方法，能在搜索过程中自动获取和积累有关搜索空间的知识，并自适应地控制搜索过程以求得最佳解。2 ]3 S9 K8 f0 H5 _5 A7 z4 n
! g! Q6 X$ Z- Q8 |1 c6 P
首先来了解一下遗传算法的生物学基础：
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4 q+ G7 u1 R) Z8 v! }3 q 在一定的时间里,有一群兔子,其中一些比另外一些兔子跑得快,而且更聪明,这些兔子被狐狸吃掉的可能性比较小,因此它们中的多数就存活下来并繁殖更多的兔子。当然,一些跑得慢而愚蠢的兔子也会存活下来,只是因为它们比较侥幸,这些存活的兔子群开始生育。生育的结果是兔子遗传材质的充分融合:一些跑得慢的兔子生出了跑得快的兔子,一些跑得快的兔子生出跑得更快的,一些聪明的兔子生出了愚蠢的兔子,等等。在最顶层,自然界不时地变异些兔子的基因材质。所产生的小兔子平均来说要比原始的群体更快更聪明,因为从狐狸口中生存下来的父代多数是跑得更快、更聪明的兔子。同样,狐狸也经历相似的过程,否则兔子可能跑得太快又太聪明以致狐狸根本抓不到了。兔子的生存哲学就是以自然选择学说为核心的现代生物进化理论,其基本观点是:种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质是种群基因频率的改变。基因突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。在这个过程中,基因突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件新物种形成的途径和方式有两种:渐变式和爆发式。渐变式主要通过变异的逐渐积累而成亚种,再由亚种形成一个或多个新种,新种又分为两种类型,即继承式新种形成和分化式新种形成;爆发式不通过亚种这一阶段而迅速形成新的物种,其分为三种类型,即杂交产生新种,染色体结构变化形成新种和多倍体化的新种形式。遗传算法杂交了渐变式和爆发式的两种思想。
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( e; E4 s# _" F9 ?' Z. L( R总而言之就是通过遗传算法就是找到一个很贴近的全局最优解，而不是我们一般说的某个区间上的最优解。8 t. n' F) p/ F
8 V+ t5 p1 ?- r" ]% Q3 G4 j- ~遗传算法的实现过程
我们把函数曲线理解成一个一个山峰和山谷组成的山脉。那么我们可以设想所得到的每一个解就是一只袋鼠，我们希望它们不断的向着更高处跳去，直到跳到最高的山峰（尽管袋鼠本身不见得愿意那么做）。所以求最大值的过程就转化成一个“袋鼠跳”的过程。
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遗传算法的实现过程实际上就像自然界的进化过程那样。首先寻找一种对问题潜在解进行“数字化”编码的方案。（建立表现型和基因型的映射关系）然后用随机数初始化一个种群（那么第一批袋鼠就被随意地分散在山脉上），种群里面的个体就是这些数字化的编码。接下来，通过适当的解码过程之后（得到袋鼠的位置坐标），用适应性函数对每一个基因个体作一次适应度评估（袋鼠爬得越高，越是受我们的喜爱，所以适应度相应越高）。用选择函数按照某种规定择优选择（我们要每隔一段时间，在山上射杀一些所在海拔较低的袋鼠，以保证袋鼠总体数目持平。）。让个体基因变异（让袋鼠随机地跳一跳）。然后产生子代（希望存活下来的袋鼠是多产的，并在那里生儿育女）。遗传算法并不保证你能获得问题的最优解，但是使用遗传算法的最大优点在于你不必去了解和操心如何去“找”最优解。（你不必去指导袋鼠向那边跳，跳多远。）而只要简单的“否定”一些表现不好的个体就行了。（把那些总是爱走下坡路的袋鼠射杀，这就是遗传算法的精粹！）
1 k! h4 u! C$ P6 \) G+ @. w: i所以我们总结出遗传算法的一般步骤：
开始循环直至找到满意的解。
1.评估每条染色体所对应个体的适应度。
2.遵照适应度越高，选择概率越大的原则，从种群中选择两个个体作为父方和母方。
3.抽取父母双方的染色体，进行交叉，产生子代。
4.对子代的染色体进行变异。
5.重复2，3，4步骤，直到新种群的产生。
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+ D0 [- g3 v/ r" }这样子就完成了第一次迭代，经过451次迭代运算，得到最佳染色体组及相应的最佳适应度（最大函数值）为：9 S) n& f8 B8 b3 ~6 U6 x- L' l+ x
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最终送大家遗传的全套例题代码，代码的解释也是傻瓜式说明，下载看了包会！！！
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% b; v4 w6 U5 c3 B/ h' B! P$ R
1 Q4 F u7 c x- g, l( r+ U8 P& `
0 N7 O8 ^% V! c/ ]+ n! w* {- J9 ]
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代码资源.rar
3.61 KB, 下载次数: 76, 下载积分: 体力 -2 点
遗传全套代码
作者: 2336426014 时间: 2018-8-8 17:16
路过的你们不回复好意思吗？！！！！！！9 s& o" }! \+ F5 ]- T8 f0 x
作者: ojbk 时间: 2018-8-9 07:56
我觉得老哥写的挺暗的。, ]; J0 |( B1 ~: \7 W
作者: 3963095 时间: 2018-8-9 09:18
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" T- ?6 a' c$ J: X
作者: 豆子豆 时间: 2018-8-9 10:45
木有积分啊木有，想下载1 w# E" r# N" r3 D+ m% }
作者: 503054785 时间: 2018-8-9 10:57
* c1 [9 r/ }# H2 r# f- J. H
2 S* ~+ ?5 h& A; g9 [$ C) T
3 p1 k7 G" \( W5 f( p4 x% s; }4 T4 A
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作者: 蓝叉叉123 时间: 2018-8-9 15:27
谢谢楼主分享6 \3 u% t6 H" v
作者: 3501417473 时间: 2018-8-9 17:29
挺好，可以看看
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作者: 1196516071 时间: 2018-8-9 20:02
啦啦啦啦啦啦啦啦啦啦啦啦啦啦啦啦
: ?, g9 z) k" s' Z3 I, D* t
作者: 873461312 时间: 2018-8-9 23:21
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作者: 1293475796 时间: 2018-8-10 06:54
发表回复可以* t, k9 M7 Q6 C5 h
作者: 2295018894 时间: 2018-8-10 14:01
U$ d! d, I% `& o: X
谢谢楼主分享 T4 Q7 ~; M; H U1 p3 Z l3 O
作者: wwwzzy 时间: 2018-8-11 10:16
6666666666666666666666666666666666666& l1 ^+ j- v: Z) L. p2 B9 j
作者: 花开丿逸星辰 时间: 2018-8-12 11:04
666666666666666666太棒了* R, T6 c+ l% R5 x3 s6 x
作者: 宁叶子 时间: 2018-8-14 20:26
写的好棒呀，很有用
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作者: 2316184752 时间: 2018-8-14 21:15
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作者: 345973090 时间: 2018-8-17 11:19
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6 N8 S3 t" `! x, w2 _感谢，很需要
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作者: 1547624961 时间: 2018-8-20 23:19
感谢分享
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作者: 1547624961 时间: 2018-8-20 23:19
6666666666666666( f$ V: @3 Q, U9 t' q
作者: 1714927891 时间: 2018-8-23 15:16
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作者: 1714927891 时间: 2018-8-23 15:16
非常棒666666667 H% r* R; J) w
作者: 2039770648 时间: 2018-8-24 11:38
表示感谢3 @1 I+ \ _7 Y# g: \ q, N
作者: qfbnifs204 时间: 2018-8-26 16:49
6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666* e4 f3 f, m& b+ p
作者: 307575990 时间: 2018-9-14 15:35
谢谢 . C! k8 a% C% J" Z5 p$ ~ u" B
作者: 2390043823 时间: 2018-9-15 18:16
棒棒哒，棒棒哒，棒棒哒( a5 |) p. g4 o* E( M
作者: 2390043823 时间: 2018-9-15 18:17
棒棒哒，棒棒哒，棒棒哒
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作者: qq_1502422317 时间: 2018-9-16 06:58
546845132( t2 \' ?* a2 g- {0 k, m
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作者: qq_1502422317 时间: 2018-9-16 06:58
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作者: 凯鲁嘎吉 时间: 2018-11-11 18:54
想看！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
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作者: 1149387136 时间: 2018-11-22 21:40
好人一生平安5 N" f% A1 B+ W7 v) A$ w* p+ K
作者: yujianFuture 时间: 2018-11-27 19:29
发表回复11111111111111111111111
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作者: 38061185 时间: 2019-1-7 15:27
写得好啊，怎么收藏啊- p" J A' T: ~: a
作者: 591324647 时间: 2019-1-18 19:27
受益匪浅
9 T- S6 t4 q' O1 w) m" y4 g0 R1 k9 I# U
作者: 786199595 时间: 2019-1-22 13:58
啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊谢谢啊% }+ l) n. L5 b8 U
作者: 845935943 时间: 2019-1-23 10:10
谢谢楼主
0 n9 [$ A( i1 W+ V3 Z
作者: 845935943 时间: 2019-1-23 10:12
真的不错
6 `' v& N9 G# {
作者: 845935943 时间: 2019-1-23 10:12
发表后体力就加一4 e0 B/ x7 w- }. W/ {
作者: 1653979789 时间: 2019-1-23 13:45
啦啦啦啦啦啦啦啦啦啦阿里啦啦啦啦all. d( w: _8 b( Q" ?5 V5 e
作者: barry9527 时间: 2019-1-23 15:05
这个是什么，做什么的
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作者: wojiaoas 时间: 2019-1-27 14:53
怎么下载啊0 B0 D% Z$ b& Y6 v( b; l4 n$ B, |+ H
作者: wojiaoas 时间: 2019-1-27 14:53
下载后能用吗+ K8 |3 X5 P# V) J+ u8 m
作者: wojiaoas 时间: 2019-1-27 14:57
代码能用吗
5 q: d$ \' u9 G3 i" X" k' R m
作者: wojiaoas 时间: 2019-1-27 15:04
发表回复tt
; R4 Z+ @, C: p
作者: 2336426014 时间: 2019-1-28 09:57
wojiaoas 发表于 2019-1-27 14:53 
0 x6 [6 O; I4 T& s0 }
下载后能用吗
& |7 ]0 c- x& E& o0 Y6 m我自己能跑才传，这个只是简单的应用例题那种，能让你知道这个算法结构
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