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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。  X  s: L" T8 O- [- Z
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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。
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7 ?- A1 G& x/ u3 s+ h8 o- T首先来了解一下遗传算法的生物学基础：5 f0 _* E% ], U4 n( q' |8 A( o  U
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      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。6 C; S9 j+ {; P1 B% n# @

: ]& E* h/ z5 O5 `. {* F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。
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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！）
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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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6 l/ K: s% M. b* f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：( F8 l( w5 \& U! @. D, H
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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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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？！！！！！！
8 j4 `1 e5 G  V) n: Y. ]. R6 }
作者: ojbk    时间: 2018-8-9 07:56
我觉得老哥写的挺暗的。; A" q8 V0 a3 o; L
作者: 3963095    时间: 2018-8-9 09:18
66666666666666666666666666666666% p6 M: R+ J2 j4 l, ~# ^0 Q
作者: 豆子豆    时间: 2018-8-9 10:45
木有积分啊木有，想下载
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作者: 503054785    时间: 2018-8-9 10:57

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作者: 蓝叉叉123    时间: 2018-8-9 15:27
谢谢楼主分享
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作者: 3501417473    时间: 2018-8-9 17:29
挺好，可以看看2 U+ p/ \" R' L
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
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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( \, E6 P# [4 i. s; g
作者: 2295018894    时间: 2018-8-10 14:01
) G+ c( Y- l% @2 a2 w
谢谢楼主分享* ]" m& a6 N6 K1 H
作者: wwwzzy    时间: 2018-8-11 10:16
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作者: 花开丿逸星辰    时间: 2018-8-12 11:04
666666666666666666太棒了: x# A7 y. {' z
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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感谢，很需要
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作者: 1547624961    时间: 2018-8-20 23:19
感谢分享% F- y" q; w( p/ P% W
作者: 1547624961    时间: 2018-8-20 23:19
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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66666666
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作者: 2039770648    时间: 2018-8-24 11:38
表示感谢% R8 c0 I; h) T) y5 Q: L$ P
作者: qfbnifs204    时间: 2018-8-26 16:49
6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666
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作者: 307575990    时间: 2018-9-14 15:35
谢谢      
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作者: 2390043823    时间: 2018-9-15 18:16
棒棒哒，棒棒哒，棒棒哒
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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
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作者: qq_1502422317    时间: 2018-9-16 06:58
666666666666666666! E2 i. ~4 a7 d7 F+ C! A& b
作者: 凯鲁嘎吉    时间: 2018-11-11 18:54
想看！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！9 Q: [0 V5 [) S$ \. P7 Z6 @, ~
作者: 1149387136    时间: 2018-11-22 21:40
好人一生平安
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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
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作者: 591324647    时间: 2019-1-18 19:27
受益匪浅, v8 P/ S$ |2 y

! m/ d4 l& ]  _/ x1 \( ?2 B  ~
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6 b& _: \3 x( j. Z
作者: 845935943    时间: 2019-1-23 10:10
谢谢楼主
- A9 M& B# z: T* Q7 p, T
作者: 845935943    时间: 2019-1-23 10:12
真的不错. a% {' d- h9 h& d
作者: 845935943    时间: 2019-1-23 10:12
发表后体力就加一6 A: {8 q6 y: d0 ~, [, _
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/ O% C  Y: K8 A5 l% M* B9 u- D5 {5 D
作者: barry9527    时间: 2019-1-23 15:05
这个是什么，做什么的* v' l  p: C0 |" u1 t4 N$ `
作者: wojiaoas    时间: 2019-1-27 14:53
怎么下载啊
& B$ y8 M" O# A4 t/ ~
作者: wojiaoas    时间: 2019-1-27 14:53
下载后能用吗  f6 ^, ^- X, y& g
作者: wojiaoas    时间: 2019-1-27 14:57
代码能用吗
/ e, @5 ~1 O3 A3 \1 ]
作者: wojiaoas    时间: 2019-1-27 15:04
发表回复tt
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作者: 2336426014    时间: 2019-1-28 09:57
wojiaoas 发表于 2019-1-27 14:53
  }8 d, k; S) c" a9 t, P9 w下载后能用吗

2 \, `- p+ G) ~& H8 k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8 c9 D3 x0 N4 W9 F) H0 {




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