遗传算法-JAVA

遗传算法-JAVA
遗传算法-JAVA

java常用代码---遗传算法

标签:javadistancecalendarstringrandom算法

2011-11-17 18:23 5815人阅读评论(1) 收藏举报分类:

数据结构与算法实践(23)

import java.util.*;

public class Tsp {

private String cityName[]={"北京","上海","天津","重庆","哈尔滨","长春","沈阳","呼和浩特","石家庄","太原","济南","郑州","西安","兰州","银川","西宁","乌鲁木齐","合肥","南京","杭州","长沙","南昌","武汉","成都","贵州","福建","台北","广州","海口","南宁","昆明","拉萨","香港","澳门"}; //private String cityEnd[]=new String[34];

private int cityNum=cityName.length; //城市个数

private int popSize = 50; //种群数量

private int maxgens = 20000; //迭代次数

private double pxover = 0.8; //交叉概率

private double pmultation = 0.05; //变异概率

private long[][] distance = new long[cityNum][cityNum];

private int range = 2000; //用于判断何时停止的数组区间

private class genotype {

int city[] = new int[cityNum]; //单个基因的城市序列

long fitness; //该基因的适应度

double selectP; //选择概率

double exceptp; //期望概率

int isSelected; //是否被选择

}

private genotype[] citys = new genotype[popSize];

/**

* 构造函数,初始化种群

*/

public Tsp() {

for (int i = 0; i < popSize; i++) {

citys[i] = new genotype();

int[] num = new int[cityNum];

for (int j = 0; j < cityNum; j++)

num[j] = j;

int temp = cityNum;

for (int j = 0; j < cityNum; j++) {

int r = (int) (Math.random() * temp);

citys[i].city[j] = num[r];

num[r] = num[temp - 1];

temp--;

}

citys[i].fitness = 0;

citys[i].selectP = 0;

citys[i].exceptp = 0;

citys[i].isSelected = 0;

}

initDistance();

}

/**

* 计算每个种群每个基因个体的适应度,选择概率,期望概率,和是否被选择。

*/

public void CalAll(){

for( int i = 0; i< popSize; i++){

citys[i].fitness = 0;

citys[i].selectP = 0;

citys[i].exceptp = 0;

citys[i].isSelected = 0;

}

CalFitness();

CalSelectP();

CalExceptP();

CalIsSelected();

}

/**

* 填充,将多选的填充到未选的个体当中

*/

public void pad(){

int best = 0;

int bad = 0;

while(true){

while(citys[best].isSelected <= 1 && best

while(citys[bad].isSelected != 0 && bad

for(int i = 0; i< cityNum; i++)

citys[bad].city[i] = citys[best].city[i];

citys[best].isSelected --;

citys[bad].isSelected ++;

bad ++;

if(best == popSize ||bad == popSize)

break;

}

}

/**

* 交叉主体函数

*/

public void crossover() {

int x;

int y;

int pop = (int)(popSize* pxover /2);

while(pop>0){

x = (int)(Math.random()*popSize);

y = (int)(Math.random()*popSize);

executeCrossover(x,y);//x y 两个体执行交叉

pop--;

}

}

/**

* 执行交叉函数

* @param 个体x

* @param 个体y

* 对个体x和个体y执行佳点集的交叉,从而产生下一代城市序列

*/

private void executeCrossover(int x,int y){

int dimension = 0;

for( int i = 0 ;i < cityNum; i++)

if(citys[x].city[i] != citys[y].city[i]){

dimension ++;

}

int diffItem = 0;

double[] diff = new double[dimension];

for( int i = 0 ;i < cityNum; i++){

if(citys[x].city[i] != citys[y].city[i]){

diff[diffItem] = citys[x].city[i];

citys[x].city[i] = -1;

citys[y].city[i] = -1;

diffItem ++;

}

}

Arrays.sort(diff);

double[] temp = new double[dimension];

temp = gp(x, dimension);

for( int k = 0; k< dimension;k++)

for( int j = 0; j< dimension; j++)

if(temp[j] == k){

double item = temp[k];

temp[k] = temp[j];

temp[j] = item;

item = diff[k];

diff[k] = diff[j];

diff[j] = item;

}

int tempDimension = dimension;

int tempi = 0;

while(tempDimension> 0 ){

if(citys[x].city[tempi] == -1){

citys[x].city[tempi] = (int)diff[dimension - tempDimension]; tempDimension --;

}

tempi ++;

}

Arrays.sort(diff);

temp = gp(y, dimension);

for( int k = 0; k< dimension;k++)

for( int j = 0; j< dimension; j++)

if(temp[j] == k){

double item = temp[k];

temp[k] = temp[j];

temp[j] = item;

item = diff[k];

diff[k] = diff[j];

diff[j] = item;

}

tempDimension = dimension;

tempi = 0;

MATLAB实验报告-遗传算法解最短路径以及函数最小值问题

硕士生考查课程考试试卷 考试科目:MATLAB教程 考生姓名:考生学号: 学院:专业: 考生成绩: 任课老师(签名) 考试日期:20 年月日午时至时

《MATLAB教程》试题: A、利用MATLAB设计遗传算法程序,寻找下图11个端点的最短路径,其中没有连接的端点表示没有路径。要求设计遗传算法对该问题求解。 a c d e f h i k 1 2 1 6 8 3 1 7 9 4 6 7 2 9 4 2 1 1 B、设计遗传算法求解f(x)极小值,具体表达式如下: 要求必须使用m函数方式设计程序。 C、利用MATLAB编程实现:三名商人各带一个随从乘船渡河,一只小船只能容纳二人,由他们自己划行,随从们密约,在河的任一岸,一旦随从的人数比商人多,就杀人越货,但是如何乘船渡河的大权掌握在商人手中,商人们怎样才能安全渡河? D、结合自己的研究方向选择合适的问题,利用MATLAB进行实验。 以上四题任选一题进行实验,并写出实验报告。

选择题目: A 一、问题分析(10分) 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 1 2 1 6 8 3 1 7 9 4 6 7 2 9 4 2 1 1 如图如示,将节点编号,依次为 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11,由图论知识,则可写出其带权邻接矩阵为: 0 2 8 1 500 500 500 500 500 500 500 2 0 6 500 1 500 500 500 500 500 500 8 6 0 7 500 1 500 500 500 500 500 1 500 7 0 500 500 9 500 500 500 500 500 1 500 500 0 3 500 2 500 500 500 500 500 1 500 3 0 4 500 6 500 500 500 500 500 9 500 4 0 500 500 1 500 500 500 500 500 2 500 500 0 7 500 9 500 500 500 500 500 6 500 7 0 1 2 500 500 500 500 500 500 1 500 1 0 4 500 500 500 500 500 500 500 9 2 4 0 注:为避免计算时无穷大数吃掉小数,此处为令inf=500。 问题要求求出任意两点间的最短路径,Floyd算法采用的是在两点间尝试插入顶点,比较距离长短的方法。我思考后认为,用遗传算法很难找到一个可以统一表示最短路径的函数,但是可以对每一对点分别计算,然后加入for循环,可将相互之间的所有情况解出。观察本题可发现,所有节点都是可双向行走,则可只计算i到j的路径与距离,然后将矩阵按主对角线翻折即可得到全部数据。二、实验原理与数学模型(20分) 实现原理为遗传算法原理: 按所选择的适应度函数并通过遗传中的复制、交叉及变异对个体进行筛选,使得适应度高的个体被保留下来,组成新的群体,新的群体既继承了上一代的信息,又优于上一代。这样周而复始,群体中个体适应度不断提高,直到满足一定的条件。 数学模型如下: 设图由非空点集合和边集合组成,其中 又设的值为,故可表示为一个三元组 则求最短路径的数学模型可以描述为:

JAVA学生信息管理系统实验报告

JA V A程序设计实验报告 学号: 姓名: 班级: 实验、Java课程设计--------学生信息管理系统

一、实验目的 1.掌握Java基本语法 2.理解面向对象编程特点 3.理解Java I/O编程 4.掌握Java图形界面编程 5.掌握Java与不同数据库进行连接 二、预习内容 Java的基本语法知识、类和对象、Java Swing图形界面编程、Java I/O处理以及Java与数据库连接操作 三、实验设备与环境 通过局域网互联,安装Windows 2000/XP操作系统环境的JDK 1.6,my eclipse 或者EditPlus编程工具。并安装MySQL数据库 四、实验内容 编写并调试运行Java程序,进行设计,掌握Java开发的基础。 五、实验任务 设计学生信息管理系统。要求包括 1. 登陆模块:设立超级管理员权限,用户可以根据不同的权限登陆系统,超级管理员可以对学生信息进行增、删、改、查操作。而普通用户只可以查找学生信息。 2. 包括学生添加信息模块、学生信息删除模块、学生信息修改模块和学生信息查询模块 3.对于管理员,可以对管理员进行添加、删除以及修改密码等操作。 六、实验报告(要求独立完成参考程序的代码、编译、调试与运行) 1、程序清单: 1.1程序模块清单 package Pan; import java.awt.event.ItemListener; import javax.swing.*; import https://www.360docs.net/doc/511735983.html,ponent;

import java.awt.BorderLayout; import java.awt.FlowLayout; import java.awt.event.InputEvent; import java.awt.event.ItemListener; import java.awt.event.KeyEvent; import java.awt.event.ActionListener; import java.awt.event.ActionEvent; import java.util.*; import java.awt.Color; import java.text.DecimalFormat; import java.sql.*; import java.sql.Date; import java.awt.*; import java.util.Vector; public class Res { /** * @param args */ public static void main(String[] args) {

4遗传算法与函数优化

第四章遗传算法与函数优化 4.1 研究函数优化的必要性: 首先,对很多实际问题进行数学建模后,可将其抽象为一个数值函数的优化问题。由于问题种类的繁多,影响因素的复杂,这些数学函数会呈现出不同的数学特征。除了在函数是连续、可求导、低阶的简单情况下可解析地求出其最优解外,大部分情况下需要通过数值计算的方法来进行近似优化计算。 其次,如何评价一个遗传算法的性能优劣程度一直是一个比较难的问题。这主要是因为现实问题种类繁多,影响因素复杂,若对各种情况都加以考虑进行试算,其计算工作量势必太大。由于纯数值函数优化问题不包含有某一具体应用领域中的专门知识,它们便于不同应用领域中的研究人员能够进行相互理解和相互交流,并且能够较好地反映算法本身所具有的本质特征和实际应用能力。所以人们专门设计了一些具有复杂数学特征的纯数学函数,通过遗传算法对这些函数的优化计算情况来测试各种遗传算法的性能。 4.2 评价遗传算法性能的常用测试函数 在设计用于评价遗传算法性能的测试函数时,必须考虑实际应用问题的数学模型中所可能呈现出的各种数学特性,以及可能遇到的各种情况和影响因素。这里所说的数学特性主要包括: ●连续函数或离散函数; ●凹函数或凸函数; ●二次函数或非二次函数; ●低维函数或高维函数; ●确定性函数或随机性函数; ●单峰值函数或多峰值函数,等等。 下面是一些在评价遗传算法性能时经常用到的测试函数: (1)De Jong函数F1: 这是一个简单的平方和函数,只有一个极小点f1(0, 0, 0)=0。

(2)De Jong 函数F2: 这是一个二维函数,它具有一个全局极小点f 2(1,1) = 0。该函数虽然是单峰值的函数,但它却是病态的,难以进行全局极小化。 (3)De Jong 函数F3: 这是一个不连续函数,对于]0.5,12.5[--∈i x 区域内的每一个点,它都取全局极小值 30),,,,(543213-=x x x x x f 。

计算机系统结构发展历程及未来展望

计算机系统结构发展历程及未来展望 一、计算机体系结构 什么是体系结构 经典的关于“计算机体系结构(computer Architecture)”的定义是1964年C.M.Amdahl在介绍IBM360系统时提出的,其具体描述为“计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性,即概念性结构与功能特性” 。 按照计算机系统的多级层次结构,不同级程序员所看到的计算机具有不同的属性。一般来说,低级机器的属性对于高层机器程序员基本是透明的,通常所说的计算机体系结构主要指机器语言级机器的系统结构。计算机体系结构就是适当地组织在一起的一系列系统元素的集合,这些系统元素互相配合、相互协作,通过对信息的处理而完成预先定义的目标。通常包含的系统元素有:计算机软件、计算机硬件、人员、数据库、文档和过程。其中,软件是程序、数据库和相关文档的集合,用于实现所需要的逻辑方法、过程或控制;硬件是提供计算能力的电子设备和提供外部世界功能的电子机械设备(例如传感器、马达、水泵等);人员是硬件和软件的用户和操作者;数据库是通过软件访问的大型的、有组织的信息集合;文档是描述系统使用方法的手册、表格、图形及其他描述性信息;过程是一系列步骤,它们定义了每个系统元素的特定使用方法或系统驻留的过程性语境。 体系结构原理 计算机体系结构解决的是计算机系统在总体上、功能上需要解决的问题,它和计算机组成、计算机实现是不同的概念。一种体系结构可能有多种组成,一种组成也可能有多种物理实现。 计算机系统结构的逻辑实现,包括机器内部数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。其目标是合理地把各种部件、设备组成计算机,以实现特定的系统结构,同时满足所希望达到的性能价格比。一般而言,计算机组成研究的范围包括:确定数据通路的宽度、确定各种操作对功能部件的共享程度、确定专用的功能部件、确定功能部件的并行度、设计缓冲和排队策略、设计控制机构和确定采用何种可靠技术等。计算机组成的物理实现。包括处理机、主存等部件的物理结构,器件的集成度和速度,器件、模块、插件、底板的划分与连接,专用器件的设计,信号传输技术,电源、冷却及装配等技术以及相关的制造工艺和技术。 主要研究内容 1·机内数据表示:硬件能直接辨识和操作的数据类型和格式 2·寻址方式:最小可寻址单位、寻址方式的种类、地址运算 3·寄存器组织:操作寄存器、变址寄存器、控制寄存器及专用寄存器的定义、数量和使用规则 4·指令系统:机器指令的操作类型、格式、指令间排序和控制机构 5·存储系统:最小编址单位、编址方式、主存容量、最大可编址空间 6·中断机构:中断类型、中断级别,以及中断响应方式等

遗传算法实验报告(仅供参照)

人工智能实验报告

遗传算法实验报告 一、问题描述 对遗传算法的选择操作,设种群规模为4,个体用二进制编码,适应度函数,x的取值区间为[0,30]。 若遗传操作规定如下: (1)选择概率为100%,选择算法为轮盘赌算法; (2)交叉概率为1,交叉算法为单点交叉,交叉顺序按个体在种群中的顺序; (3)变异几率为0 请编写程序,求取函数在区间[0,30]的最大值。 二、方法原理 遗传算法:遗传算法是借鉴生物界自然选择和群体进化机制形成的一种全局寻优算法。与传统的优化算法相比,遗传算法具有如下优点:不是从单个点,而是从多个点构成的群体开始搜索;在搜索最优解过程中,只需要由目标函数值转换得来的适应值信息,而不需要导数等其它辅助信息;搜索过程不易陷入局部最优点。目前,该算法已渗透到许多领域,并成为解决各领域复杂问题的有力工具。在遗传算法中,将问题空间中的决策变量通过一定编码方法表示成遗传空间的一个个体,它是一个基因型串结构数据;同时,将目标函数值转换成适应值,它用来评价个体的优劣,并作为遗传操作的依据。遗传操作包括三个算子:选择、交叉和变异。选择用来实施适者生存的原则,即把当前群体中的个体按与适应值成比例的概率复制到新的群体中,构成交配池(当前代与下一代之间的中间群体)。选择算子的作用效果是提高了群体的平均适应值。由于选择算子没有产生新个体,所以群体中最好个体的适应值不会因选择操作而有所改进。交叉算子可以产生新的个体,它首先使从交配池中的个体随机配对,然后将两两配对的个体按某种方式相互交换部分基因。变异是对个体的某一个或某一些基因值按某一较小概率进行改变。从产生新个体的能力方面来说,交叉算子是产生新个体的主要方法,它决定了遗传算法的全局搜索能力;而变异算子只是产生新个体的辅助方法,但也必不可少,因为它决定了遗传算法的局部搜索能力。交叉和变异相配合,共同完成对搜索空间的全局和局部搜索。 三、实现过程 (1)编码:使用二进制编码,随机产生一个初始种群。L 表示编码长度,通常由对问题的求解精度决定,编码长度L 越长,可期望的最优解的精度也就越高,过大的L 会增大运算量。 (2)生成初始群体:种群规模表示每一代种群中所含个体数目。随机产生N个初始串结构数据,每个串结构数据成为一个个体,N个个体组成一个初始群体,N表示种群规模的大小。当N取值较小时,可提高遗传算法的运算速度,但却降低种群的多样性,容易引起遗传算法早熟,出现假收敛;而N当取值较大时,又会使得遗传算法效率降低。一般建议的取值范围是20—100。遗传算法以该群体作为初始迭代点; (3)适应度检测:根据实际标准计算个体的适应度,评判个体的优劣,即该个体所代表的可行解的优劣。本例中适应度即为所求的目标函数; (4)选择:从当前群体中选择优良(适应度高的)个体,使它们有机会被选中进入下一次迭代过程,舍弃适应度低的个体。本例中采用轮盘赌的选择方法,即个体被选择的几率与其适应度值大小成正比; (5)交叉:遗传操作,根据设置的交叉概率对交配池中个体进行基因交叉操作,形成新一代的种群,新一代中间个体的信息来自父辈个体,体现了信息交换的原则。交叉概率控制

操作系统实验报告java

操作系统实验报告 院系: 专业: 班级: 学号: : 指导老师:

进程调度的模拟与存管理 一、实验目的 在采用多道程序设计的系统中,往往有若干个进程同时处于就绪状态。当就续进程个数大于处理器数时,就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。实验模拟实现处理机调度,以加深了解处理机调度的工作,并体会优先级和时间片轮转调度算法的具体实施方法。帮助了解在不同的存储管理方式下,应怎样实现主存空间的分配和回收。 二、实验要求 1、可随机输入若干进程,并按优先权排序; 2、从就绪队首选进程运行:优先权-1/要求运行时间-1 要求运行时间=0时,撤销该进程 3、重新排序,进行下轮调度。 4、可随时增加进程; 5、规定道数,设置后备队列和挂起状态。若存中进程少于规定道数,可自 动从后备队列调度一作业进入。被挂起进程入挂起队列,设置解挂功能 用于将指定挂起进程解挂入就绪队列。 6、每次调度后,显示各进程状态。 7、自行假设主存空间大小,预设操作系统所占大小并构造未分分区表; 表目容:起址、长度、状态(未分/空表目) 8、结合以上实验,PCB增加为: {PID,要求运行时间,优先权,状态,所需主存大小,主存起始位置,

PCB指针} 9、采用最先适应算法分配主存空间; 10、进程完成后,回收主存,并与相邻空闲分区合并。 11、采用图形界面; 三、实验容 选择一个调度算法,实现处理机调度。 1、设计一个按优先权调度算法实现处理机调度的程序; 2、设计按时间片轮转实现处理机调度的程序。 3、主存储器空间的分配和回收。在可变分区管理方式下,采用最先适应算法实现主存空间的分配和回收。 四、实验原理 该模拟系统采用java语言实现,要实现的功能有新建进程、进程调度、挂起进程、解挂进程、删除进程,道数和时间片大小可以由用户自己调整,有两种调度策略:按优先权调度和按时间片轮转调度。每个进程可能有5种状态:新建(new)、就绪(ready)、运行(running)、阻塞(waiting)、挂起(suspend)。每个状态都有一个队列用来存放处于该状态的进程,不同的调度策略采用不同的队列实现。当创建进程时,如果存中的进程数还没达到规定道数,则将新建进程插入就绪队列,如果存中进程数已经达到规定道数,则插到后备队列,后备队列中的进程的状态为new。CPU每次调度时都从就绪队列中取进程,在进程执行过程中如果下一个操作时IO操作,则将进程插入到waiting队列。在系统运行过程中可以执行进程挂起操作,但执行的挂起操作时系统自动暂停运行,在弹出窗口选

遗传算法

基于新的混合遗传算法的订单生产工序顺序相关的流水车 间调度问题研究 A novel hybrid genetic algorithm to solve the make-to-order sequence-dependent flow-shop scheduling problem Mohammad Mirabi ?S. M. T. Fatemi Ghomi ?F. Jolai 2013年5月29号收到该文献,2014年3月18号录取,2014年4月9日出版.作者(2014).这篇文章在开放存取的https://www.360docs.net/doc/511735983.html, 网站发表 摘要流水车间调度问题(FSP)用于处理m台机器n个工序的流水作业。尽管FSP是典 型的NP-hard问题,依然没有有效的算法以找到这个问题的最优解。为了减少库存,延迟和安装成本,在工作时间一定,序列相关的每台机器上解决流水车间调度排序问题,在这提出了一种有三个遗传算子的新型混合遗传算法(HGA)。该算法应用一种改进的方法来生成初始种群,并使用一种应用迭代交换过程改进初始解的改进启发式算法。我们认为订单式生产方式,工序间隔时间是基于最大安装成本的禁忌搜索算法的解。此外,与最近开发的启发式算法通过计算实验结果比较表明,该算法在解\的精度和效率方面表现出非常强的竞争力。 关键词:混合遗传算法流水作业调度序列相关 引言 流车间调度问题(FSP)作为在制造业研究的主要问题已经近七十年。在一个有M台机器的流水作业车间中有m个工位,每个工序又有一台或几台机器。此外,有n个工件在m个工位上依次加工。在经典的流水作业问题里,每个工位都有一台机器,这一领域的研究吸引了最多的人次。FSP的两个主要子问题是序列独立时间设置(SIST)和顺序相关时间设置(SDST)。SDST流水作业问题更具有现实意义,但是吸引的注意力却少得多,特别是2000年以前(Allahverdi等,2008) 在流水车间调度问题的目标是找到一个序列的机器加工的作业,以便一个给定的标准进行了优化。这里有n个工件在每台机器上操作的可能的顺序,以及(N!)*M个的可能处理顺序。流水作业调度的研究通常只参加置换序列,其中操作的处理顺序是所有机器。在这里,我们也采用这种限制。 最小化所有最大完工时间作业(成为完工期并通过的Cmax表示)是公知的,也是在文献M. Mirabi (&) Group of Industrial Engineering, Ayatollah Haeri University of Meybod, P.O. Box 89619-55133, Meybod, Iran e-mail: M.Mirabi@https://www.360docs.net/doc/511735983.html, S. M. T. Fatemi Ghomi Department of Industrial Engineering, Amirkabir University of Technology, P.O. Box 15916-34311, Tehran, Iran e-mail: Fatemi@aut.ac.ir F. Jolai Department of Industrial Engineering, College of Engineering, University of Tehran, P.O. Box 14395-515, Tehran, Iran

MATLAB课程遗传算法实验报告及源代码

硕士生考查课程考试试卷 考试科目: 考生姓名:考生学号: 学院:专业: 考生成绩: 任课老师(签名) 考试日期:年月日午时至时

《MATLAB 教程》试题: A 、利用MATLA B 设计遗传算法程序,寻找下图11个端点最短路径,其中没有连接端点表示没有路径。要求设计遗传算法对该问题求解。 a e h k B 、设计遗传算法求解f (x)极小值,具体表达式如下: 321231(,,)5.12 5.12,1,2,3i i i f x x x x x i =?=???-≤≤=? ∑ 要求必须使用m 函数方式设计程序。 C 、利用MATLAB 编程实现:三名商人各带一个随从乘船渡河,一只小船只能容纳二人,由他们自己划行,随从们密约,在河的任一岸,一旦随从的人数比商人多,就杀人越货,但是如何乘船渡河的大权掌握在商人手中,商人们怎样才能安全渡河? D 、结合自己的研究方向选择合适的问题,利用MATLAB 进行实验。 以上四题任选一题进行实验,并写出实验报告。

选择题目: B 、设计遗传算法求解f (x)极小值,具体表达式如下: 321231(,,)5.12 5.12,1,2,3i i i f x x x x x i =?=???-≤≤=? ∑ 要求必须使用m 函数方式设计程序。 一、问题分析(10分) 这是一个简单的三元函数求最小值的函数优化问题,可以利用遗传算法来指导性搜索最小值。实验要求必须以matlab 为工具,利用遗传算法对问题进行求解。 在本实验中,要求我们用M 函数自行设计遗传算法,通过遗传算法基本原理,选择、交叉、变异等操作进行指导性邻域搜索,得到最优解。 二、实验原理与数学模型(20分) (1)试验原理: 用遗传算法求解函数优化问题,遗传算法是模拟生物在自然环境下的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索方法。其采纳了自然进化模型,从代表问题可能潜在解集的一个种群开始,种群由经过基因编码的一定数目的个体组成。每个个体实际上是染色体带有特征的实体;初始种群产生后,按照适者生存和优胜劣汰的原理,逐代演化产生出越来越好的解:在每一代,概据问题域中个体的适应度大小挑选个体;并借助遗传算子进行组合交叉和主客观变异,产生出代表新的解集的种群。这一过程循环执行,直到满足优化准则为止。最后,末代个体经解码,生成近似最优解。基于种群进化机制的遗传算法如同自然界进化一样,后生代种群比前生代更加适应于环境,通过逐代进化,逼近最优解。 遗传算法是一种现代智能算法,实际上它的功能十分强大,能够用于求解一些难以用常规数学手段进行求解的问题,尤其适用于求解多目标、多约束,且目标函数形式非常复杂的优化问题。但是遗传算法也有一些缺点,最为关键的一点,即没有任何理论能够证明遗传算法一定能够找到最优解,算法主要是根据概率论的思想来寻找最优解。因此,遗传算法所得到的解只是一个近似解,而不一定是最优解。 (2)数学模型 对于求解该问题遗传算法的构造过程: (1)确定决策变量和约束条件;

论文-遗传算法的基本步骤

遗传算法 遗传算法(Genetic Algorithm)是基于进化论的原理发展起来的一种广为应用,高效的随机搜索与优化的方法。它从一组随机产生的初始解称为“种群”,开始搜索过程。种群中的每个个体是问题的一个解,成为“染色体”是一串符号。这些染色体在每一代中用“适应度”来测量染色体的好坏, 通过选择、交叉、变异运算形成下一代。选择的原则是适应度越高,被选中的概率越大。适应度越低,被淘汰的概率越大。每一代都保持种群大小是常数。经过若干代之后,算法收敛于最好的染色体,它很可能是问题的最优解或次优解。这一系列过程正好体现了生物界优胜劣汰的自然规律。 比如有编号为1到10的特征,现在要选取其中的5个,基于遗传算法的特征选择可以如下这样直观的理解: 下续(表格) 下续……

即设有4个不同的初始特征组合,分别计算判别值,然后取最大的2个组合([1,2,3,4,9]和[1,3,5,7,8])进行杂交,即互换部分相异的特征(4和7),得到新的两个特征组合([1,2,3,7,9]和[1,3,4,5,8]),然后再计算这两个新的组合的判别值,和原来的放在一起,再从中选择2个具有最大判别值的组合进行杂交。如此循环下去,在某一代的时候就得到了一个最好的特征组合(比如第2代的[1,3,5,7,9]的特征组合)。当然,在实际中每代的个体和杂交的数量是比较大的。 遗传算法的具体的步骤如下:

1.编码:把所需要选择的特征进行编号,每一个特征就是一个基因,一个解就是一串基因的组合。为了减少组合数量,在图像中进行分块(比如5*5大小的块),然后再把每一块看成一个基因进行组合优化的计算。每个解的基因数量是要通过实验确定的。 2.初始群体(population)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迭代。这个参数N需要根据问题的规模而确定。 3.交换(crossover):交换(也叫杂交)操作是遗传算法中最主要的遗传操作。由交换概率( P)挑选的每两个父代 c 通过将相异的部分基因进行交换(如果交换全部相异的就变成了对方而没什么意义),从而产生新的个体。可以得到新一代个体,新个体组合了其父辈个体的特性。交换体现了信息交换的思想。 4.适应度值(fitness)评估检测:计算交换产生的新个体的适应度。适应度用来度量种群中个体优劣(符合条件的程度)的指标值,这里的适应度就是特征组合的判据的值。这个判据的选取是GA的关键所在。

遗传算法实验报告17643

信息与管理科学学院计算机科学系 实验报告 课程名称:人工智能 实验名称:遗传算法问题 姓名:苏鹏海贾美丽赵妍张汉昭 学号:1510003063 1510003024 班级:计科实验室:软件技术实验室指导教师:张慧日期: 2016.11.09

&&遗传算法问题 一、实验目的 1.熟悉和掌握遗传算法的原理、实质; 2.学会使用遗传算法解决问题; 3.学会编写遗传算法程序寻找函数最值; 二、实验原理 遗传算法是仿真生物遗传学和自然选择机理,通过人工方式所构造的一类搜索算法,从某种程度上说遗传算法是对生物进化构成进行的数学方式仿真。在遗传算法中染色体对应的是一系列符号序列,在标准的遗传算法(即基本遗传算法)中,通常用0, 1组成的位串表示,串上各个位置对应基因座,各位置上的取值对应等位基因。遗传算法对染色体进行处理,染色体称为基因个体。一定数量的基因个体组成基因种群。种群中个体的数目为种群的规模,各个体对环境的适应程度称为适应度。 三、实验内容 用遗传算法求根号2,也就是求方程f(x)=x*x-2=0的正整数解,x=1时f(1)<0,x=2时f(2)>0,由介值定理,则1到2中间存在一个根,根据代数基本定理和根的对称性知这就是我们要找的根,由目标函数得到适应度函数,我们选择个体都在[1,2]之间,那适应度函数我可以取 j(x)=40/(2+|x*x-2|)-10,由x的取值范围知j的范围是(0,10) x和y交叉就用取平均(x+y)/2,交叉概率取0.9,变异概率为0, 四、步骤分析 1.选择目标函数,确定变量定义域及编码精度,形成编码方案 2.随机产生一个规模为(即该种群中含有个体)的种群 2 3.个体评价:计算群体P(t)中各个个体适应度 4.选择运算:将选择算子作用于群体。选择的目的是把优化的个体直接遗传 到下一代或通过配对交叉产生新的个体再遗传到下一代。选择操作是建 立在群体中个体的适应度评估基础上的。(选择运算用轮盘赌算法) 5.对被选择进入匹配池中的个体进行交叉操作,形成新种群 6.以小概率在种群中选择个体进行变异操作形成新种群 7.计算每个个体的适值 8.根据适值概率选择新个体形成新种群 9.检查结束条件,若满足则算法结束,当前种群中适值最高的个体即所求 解;否则转3

java超市管理系统实训报告

1.1 课程设计的目的 通过本次课程设计,使学生能够全面、深刻地掌握数据库系统的设计流程。根据在数据库原理课程中所学到的数据库理论知识,结合某个具体的实际需求,最终开发出一个较为实用的数据库系统。 1.2 课程设计的背景和意义 1.2.1课程设计的背景 20世纪90年代后期特别是近几年,我国的超市产业飞速发展,其经营模式更为复杂,旧的管理体制已经无法适应超市的发展,这就迫切的需要引进新的管理技术。 超市的数据和业务越来越庞大,而计算机就是一种高效的管理系统,这就需要我们把超市的管理与计算机结合起来,从而超市管理系统应运而生。依靠现代化的计算机信息处理技术来管理超市,节省了大量的人力、物力,改善了员工的并且能够快速反映出商品的进、销、存等状况和各种反馈信息分析,使管理人员快速对市场的变化做出相应的决策,加快超市经营管理效率。 1.2.2 课程设计的意义 “数据库课程设计”的设计思想旨在强调学生的实际编程能力的培养与创意灵感的发挥。为此,本课程结合学科特点,除了让学生掌握数据库原理的理论知识,还增加了需求功能让学生完成,并鼓励学生的创作出个性的程序,满足客户需求,与市场的实际项目相结合。学生对此热情高,实际收获大,效果好。通过课堂学习和参与相关项目设计,学生对书本支持有了深刻的理解,实践性教学取得了良好效果。 1.3 课程设计环境 操作系统:Windows xp 开发软件:Microsoft Visual Studio 2005 数据库:Microsoft SQL Server 2005 第2章系统需求分析 随着人们生活水平的不断提高,对于物质的需求也越来越高,而超市作为日常生活用品聚集的场所,随着全球各种超市的数目的不断增加,规模不断增大,其管理难度也相应的增加,而为了适应当今信息化发展的时代,一套完整的超市商品管理系统显得尤为重要。

遗传算法的计算性能的统计分析

第32卷 第12期2009年12月 计 算 机 学 报 CH INESE JOURNA L OF COMPU TERS Vol.32No.12 Dec.2009 收稿日期:2008210219;最终修改稿收到日期:2009209227.本课题得到国家自然科学基金(60774084)资助.岳 嵚,男,1977年生,博士研究生,主要研究方向为进化算法.E 2mail:yueqqin@si https://www.360docs.net/doc/511735983.html,.冯 珊,女,1933年生,教授,博士生导师,主要研究领域为智能决策支持系统. 遗传算法的计算性能的统计分析 岳 嵚 冯 珊 (华中科技大学控制科学与工程系 武汉 430074) 摘 要 通过对多维解析函数的多次重复计算并对计算结果进行统计分析来讨论遗传算法的可靠性和可信度,结果表明:遗传算法的计算结果具有一定的稳定性,可以通过采用多次重复计算的方法提高计算结果的可信度,并用以评价算法及其改进的实际效果.关键词 遗传算法;计算可靠性;置信区间 中图法分类号TP 18 DOI 号:10.3724/SP.J.1016.2009.02389 The Statistical Analyses for Computational Performance of the Genetic Algorithms YU E Qin FENG Shan (Dep artment of Contr ol Science and Eng ineering ,H uazhong University of Science and T ech nology ,W u han 430074) Abstr act In this paper,the author s discuss the reliability of the GAs by reiteratively computing the multi 2dimensional analytic functions and statistical analysis of the results.The analysis re 2sults show that the GAs have certain stability;it could improve the reliability by reiteratively computation and estimates the effects of improvements. Keywor ds genetic algorithms;computational stability;confidence interval 1 遗传算法的随机性 遗传算法是将生物学中的遗传进化原理和随机优化理论相结合的产物,是一种随机性的全局优化算法[1].遗传算法作为一种启发式搜索算法,其计算结果具有不稳定性和不可重现性;遗传算法的进化过程具有有向随机性,整体上使种群的平均适应度不断提高.现在学术界对遗传算法中的某些遗传操作的作用机制还不十分清楚,遗传算法的许多性能特点无法在数学上严格证明.遗传算法的计算过程会受到各种随机因素的影响,如随机产生的初始种群和随机进行的变异操作等,尤其初始种群对计算结果影响较大.但另一方面,大量的实算结果表明,遗传算法的计算结果具有一定的规律性,在统计意义上具有一定的可靠性,这样就可以对待求解问题 进行多次重复计算后取平均值的方法,提高遗传算 法在实际计算中的准确性和可信度. 包括遗传算法在内的启发式搜索算法主要用于解决大型的复杂优化问题,这些问题一般难以使用传统的优化算法解决.遗传算法对这类问题的计算结果也难达到精确的最优解.这给对用遗传算法解决实际工程优化问题的计算结果的评价带来了困难,在实际工程计算中也难以评价遗传算法及其改进型的计算效果的优劣. 为了分析遗传算法的计算性能,本文采用的计算对象是一个复杂的多维解析函数.使用这类函数评价遗传算法计算性能的好处是可以事先通过其他方法求得最优解,这样便于评价遗传算法及其改进型的计算效果.本文从统计学角度对多次重复计算的结果进行分析,试图得到遗传算法的稳定性和可信度方面的相关结论,通过分析遗传算法及其改进

认知无线电的发展历程与现状

认知无线电的发展历程与现状 认知无线电的发展历程与现状 摘要:认知无线电是一种通过与其运行环境交互而改变其发射参数从而提高频谱利用率的新的智能技术,其核心思想是CR具有学习能力,能与周围环境交互 信息,以感知和利用在该空间的可用频谱,并限制和降低冲突的发生,认知无线电就是通过频谱感知(Spectrum Sensing )和系统的智能学习能力,实现动态频谱分配(DSA dynamic spectrum allocation )和频谱共享(Spectrum Shari ng )。本文主要分析认知无线电的起源,认知无线电的关键技术概要,认知无线电的相关标准化进程以及认知无线电的应用场景等多个方面,对认知无线电进行一个概述,从而加深对无线电的认知与了解。关键字:认知无线电、起源、关键技术、标准化、应用 随着无线通信需求的不断增长,对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论,这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长,从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张,成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面,已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。为解决无线频谱资源紧张的问题,出现了许多先进的无线通信理论与技术,如链路自适应技术、多天线技术等。这些技术虽然能提高频谱效率,但仍受限于Sha nnon理论。 美国联邦通信委员会的大量研究表明:ISM频段以及适用于陆地移动通信的2GHz 左右授权频段过于拥挤,而有些授权频段却经常空闲。因而提出了认知无线电。认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数,实现频谱的再利用,进而显著地提高频谱的利用率,通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源,从而有效解决上述难题。 1. 认知无线电的发展历程

遗传算法实验报告

遗传算法实验报告 专业:自动化姓名:张俊峰学号:13351067 摘要:遗传算法,是基于达尔文进化理论发展起来的一种应用广泛、高效的随机搜索与优化方法。本实验利用遗传算法来实现求函数最大值的优化问题,其中的步骤包括初始化群体、个体评价、选择运算、交叉运算、变异运算、终止条件判断。该算法具有覆盖面大、减少进入局部最优解的风险、自主性等特点。此外,遗传算法不是采用确定性原则而是采用概率的变迁规则来指导搜索方向,具有动态自适应的优点。 关键词:串集最优化评估迭代变异 一:实验目的 熟悉和掌握遗传算法的运行机制和求解的基本方法。 遗传算法是一种基于空间搜索的算法,它通过自然选择、遗传、变异等操作以及达尔文的适者生存的理论,模拟自然进化过程来寻找所求问题的答案。其求解过程是个最优化的过程。一般遗传算法的主要步骤如下: (1)随机产生一个确定长度的特征字符串组成的初始种群。。 (2)对该字符春种群迭代地执行下面的步骤a和步骤b,直到满足停止准则为止: a计算种群中每个个体字符串的适应值; b应用复制、交叉和变异等遗传算子产生下一代种群。 (3)把在后代中表现的最好的个体字符串指定为遗传算法的执行结果,即为问题的一 个解。 二:实验要求 已知函数y=f(x 1,x 2 ,x 3 ,x 4 )=1/(x 1 2+x 2 2+x 3 2+x 4 2+1),其中-5≤x 1 ,x 2 ,x 3 ,x 4 ≤5, 用遗传算法求y的最大值。三:实验环境

操作系统:Microsoft Windows 7 软件:Microsoft Visual studio 2010 四:实验原理与步骤 1、遗传算法的思想 生物的进化是以集团为主体的。与此相对应,遗传算法的运算对象是由M个个体所组成的集合,称为群体。与生物一代一代的自然进化过程相类似,遗传算法的运算过程也是一个反复迭代过程,第t代群体极为P(t),进过一代遗传和进化后,得到第t+1代群体,他们也是由多个个体组成的集合,记做P(t+1)。这个群体不断地经过遗传和进化操作,并且每次都按照有优胜劣汰的规则将适应度较高的个体更多地遗传到下一代,这样最终在群体中将会得到一个优良的个体X,它所对应的表现性X将达到或接近于问题的最优解。 2、算法实现步骤 ①、产生初始种群:产生初始种群的方法通常有两种:一种是完全随机的方法产生的,适合于对问题的解无任何先验知识的情况;另一种是将某些先验知识转变为必须满足的一组要求,然后在满足这些要求的解中再随机地选择样本,t=0,随机产生n个个体形成一个初始群体P(t),该群体代表优化问题的一些可能解的集合; ②适应度评价函数:按编码规则,将群体P(t)中的每一个个体的基因码所对应的自变量取值代入目标函数,算出其函数值f,i=1,2,…,n,f越大,表示该个体有较高的适应度,更适合于f所定义的生存环境,适应度f为群体进化提供了依据; ③选择:按一定概率从群体P(t)中选出m个个体,作为双亲用于繁殖后代,产生新的个体加入下一个群体P(t+1)中。此处选用轮盘算法,也就是比例选择算法,个体被选择的概率与其适应度成正比。 ④交叉(重组):对于选中的用于繁殖的每一个个体,选择一种交叉方法,产生新的个体;此处采取生成随机数决定交叉的个体与交叉的位置。 ⑤变异:以一定的概率Pm从群体P(t+1)中随机选择若干个个体,对于选中的个体随机选择某个位置,进行变异; ⑥对产生新一代的群体返回步骤③再进行评价,交叉、变异如此循环往复,使群体中个体的适应度和平均适应度不断提高,直至最优个体的适应度达到某一限值或最优个体的适应度和群体的平均适应度不再提高,则迭代过程收敛,算法结束。 五:实验结果 实验结果的显示取决于判断算法终止的条件,这里可以有两种选择:1、在程序中设定迭代的次数;2在程序中设定适应值。本实验是在程序中实验者输入需要迭代的次数来判断程序终结的。

遗传算法参数调整实验报告(精)

遗传算法参数调整实验报告 算法设计: 编码方案:遍历序列 适应度函数:遍历路程 遗传算子设计: 选择算子:精英保留+轮盘赌 交叉算子:Pxover ,顺序交叉、双亲双子, 变异算子:Pmutation ,随机选择序列中一个染色体(城市)与其相邻染色体交换 首先,我们改编了我们的程序,将主函数嵌套在多层迭代之内,从外到内依此为: 过程中,我们的程序将记录每一次运行时种群逐代进化(收敛)的情况,并另外记录总体测试结果。 测试环境: AMD Athlon64 3000+ (Overclock to 2.4GHz)

目标:寻求最优Px 、Pm 组合 方式:popsize = 50 maxgen = 500 \ 10000 \ 15000 Px = 0.1~0.9(0.05) Pm = 0.01~0.1(0.01) count = 50 测试情况:运行近2万次,时间约30小时,产生数据文件总共5.8GB 测试结果:Px, Pm 对收敛结果的影响,用灰度表示结果适应度,黑色为适应度最低 结论:Px = 0.1 ,Pm = 0.01为最优,并刷新最优结果19912(之前以为是20310),但20000次测试中最优解只出现4次,程序需要改进。 Maxgen = 5000 Pm=0.01 Px = 0.1 Maxgen = 10000 0.1 0.9 Px = 0.1 0.9 0.1

目标:改进程序,再寻求最优参数 方式:1、改进变异函数,只保留积极变异; 2、扩大测试范围,增大参数步进 popsize = 100 \ 200 \ 400 \ 800 maxgen = 10000 Px = 0.1 \ 0.5 \ 0.9 Pm = 0.01 \ 0.04 \ 0.07 \ 0.1 count = 30 测试情况:运行1200次,时间8小时,产生数据文件600MB 测试结果: 结论:Px = 0.1,Pm = 0.01仍为最优,收敛情况大有改善,10000代基本收敛到22000附近,并多次达到最优解19912。变异函数的修改加快了整体收敛速度。 但是收敛情况对Pm并不敏感。另外,单个种群在遗传过程中收敛速度的统计,将是下一步的目标。

JAVA+SQL学生学籍管理系统代码及实验报告

学生学籍管理系统 1课程设计目的、设计内容与需求分析 1.1 课程设计目的 通过本次课程设计的实践操作,能够让学生懂得Java、SQL的各种相关知识的使用,真正的提高学生独立开发设计Java程序,把课堂上的知识运用在实践上,一门编程语言只有在不断实践操作和练习上才会有进步。 1.2软件设计内容 学生学籍管理系统,可用于学校等机构的学生信息管理,查询,更新与维护,使用方便,易用性强,图形界面清晰明了。该软件用java语言编写,用SQLServer2005数据库作为后台的数据库进行信息的存储,用SQL语句完成添加,查询,修改,删除的操作。用ODBC驱动实现前台Java与后台SQL数据库的连接。Java语言跨平台性强,可以在windows,linux,ubuntu等系统下使用,方便简单,安全性好。 SQLServer2005数据库高效安全,两者结合可相互利用各自的优势。系统可供输入的属性有“学号”,“姓名”,“性别”,“班级”,“学院”,“籍贯”。 该系统实现的大致功能: 1.管理员登陆界面。该界面可以输入管理员号,登陆密码。用户通过验证通过后方可进入管理系统。一定程度上保证了信息安全性,防止他人未经允许篡改学生信息。 2.查询学生信息。可以选择由用户选择“显示系统中当前的所有学生信息”。也可以选择按照“某一个学号查询该学号的学生信息”。查询到的信息会在窗口中依次显示出来。 3.添加学生信息。可以按照图形的界面的显示依次输入新学生的“学号”,“姓名”,“性别”,“班级”,“学院”,“籍贯”。完成新纪录的添加。 4.修改学生信息。可以选择按照“学号”或者“姓名”找到该学生的学生信息并输

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