遗传算法实验报告
遗传算法实验报告
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。
实验六：遗传算法求解TSP问题实验3篇
实验六：遗传算法求解TSP问题实验3篇以下是关于遗传算法求解TSP问题的实验报告，分为三个部分，总计超过3000字。
一、实验背景与原理1.1 实验背景旅行商问题（Traveling Salesman Problem，TSP）是组合优化中的经典问题。
给定一组城市和每两个城市之间的距离，求解访问每个城市一次并返回出发城市的最短路径。
TSP 问题具有很高的研究价值，广泛应用于物流、交通运输、路径规划等领域。
1.2 遗传算法原理遗传算法（Genetic Algorithm，GA）是一种模拟自然选择和遗传机制的搜索算法。
它通过选择、交叉和变异操作生成新一代解，逐步优化问题的解。
遗传算法具有全局搜索能力强、适用于多种优化问题等优点。
二、实验设计与实现2.1 实验设计本实验使用遗传算法求解TSP问题，主要包括以下步骤：（1）初始化种群：随机生成一定数量的个体（路径），每个个体代表一条访问城市的路径。
（2）计算适应度：根据路径长度计算每个个体的适应度，适应度越高，路径越短。
（3）选择操作：根据适应度选择优秀的个体进入下一代。
（4）交叉操作：随机选择两个个体进行交叉，生成新的个体。
（5）变异操作：对交叉后的个体进行变异，增加解的多样性。
（6）更新种群：将新生成的个体替换掉上一代适应度较低的个体。
（7）迭代：重复步骤（2）至（6），直至满足终止条件。
2.2 实验实现本实验使用Python语言实现遗传算法求解TSP问题。
以下为实现过程中的关键代码：（1）初始化种群```pythondef initialize_population(city_num, population_size): population = []for _ in range(population_size):individual = list(range(city_num))random.shuffle(individual)population.append(individual)return population```（2）计算适应度```pythondef calculate_fitness(population, distance_matrix): fitness = []for individual in population:path_length =sum([distance_matrix[individual[i]][individual[i+1]] for i in range(len(individual) 1)])fitness.append(1 / path_length)return fitness```（3）选择操作```pythondef selection(population, fitness, population_size): selected_population = []fitness_sum = sum(fitness)fitness_probability = [f / fitness_sum for f in fitness]for _ in range(population_size):individual = random.choices(population, fitness_probability)[0]selected_population.append(individual)return selected_population```（4）交叉操作```pythondef crossover(parent1, parent2):index1 = random.randint(0, len(parent1) 2)index2 = random.randint(index1 + 1, len(parent1) 1)child1 = parent1[:index1] +parent2[index1:index2] + parent1[index2:]child2 = parent2[:index1] +parent1[index1:index2] + parent2[index2:]return child1, child2```（5）变异操作```pythondef mutation(individual, mutation_rate):for i in range(len(individual)):if random.random() < mutation_rate:j = random.randint(0, len(individual) 1) individual[i], individual[j] = individual[j], individual[i]return individual```（6）更新种群```pythondef update_population(parent_population, child_population, fitness):fitness_sum = sum(fitness)fitness_probability = [f / fitness_sum for f in fitness]new_population =random.choices(parent_population + child_population, fitness_probability, k=len(parent_population)) return new_population```（7）迭代```pythondef genetic_algorithm(city_num, population_size, crossover_rate, mutation_rate, max_iterations): distance_matrix =create_distance_matrix(city_num)population = initialize_population(city_num, population_size)for _ in range(max_iterations):fitness = calculate_fitness(population, distance_matrix)selected_population = selection(population, fitness, population_size)parent_population = []child_population = []for i in range(0, population_size, 2):parent1, parent2 = selected_population[i], selected_population[i+1]child1, child2 = crossover(parent1, parent2)child1 = mutation(child1, mutation_rate)child2 = mutation(child2, mutation_rate)parent_population.extend([parent1, parent2]) child_population.extend([child1, child2])population =update_population(parent_population, child_population, fitness)best_individual =population[fitness.index(max(fitness))]best_path_length =sum([distance_matrix[best_individual[i]][best_individual[i +1]] for i in range(len(best_individual) 1)])return best_individual, best_path_length```三、实验结果与分析3.1 实验结果本实验选取了10个城市进行测试，遗传算法参数设置如下：种群大小：50交叉率：0.8变异率：0.1最大迭代次数：100实验得到的最佳路径长度为：1953.53.2 实验分析（1）参数设置对算法性能的影响种群大小：种群大小会影响算法的搜索能力和收敛速度。
人工智能 遗传算法实验报告
人工智能试验陈述学号：姓名：试验名称：遗传算法试验日期： 2016.1.5【试验名称】遗传算法【试验目标】控制遗传算法的基起源基础理,熟习遗传算法的运行机制,学会用遗传算法来求解问题.【试验道理】遗传算法（Genetic Algorithm）是模仿达尔文生物进化论的天然选择和遗传学机理的生物进化进程的盘算模子,是一种经由过程模仿天然进化进程搜刮最优解的办法.遗传算法是从代表问题可能潜在的解集的一个种群开端的,而一个种群则由经由基因编码的必定命目标个别构成.每个个别现实上是染色体带有特点的实体.在一开端须要实现从表示型到基因型的映射即编码工作.因为模仿基因编码的工作很庞杂,我们往往进行简化,如二进制编码,初代种群产生之后,按照适者生计和优越劣汰的道理,逐代演变产生出越来越好的近似解,在每一代,依据问题域中个别的顺应度大小选择个别,并借助于天然遗传学的遗传算子进行组合交叉和变异,产生出代表新的解集的种群.这个进程将导致种群像天然进化一样的后生代种群比前代加倍顺应于情况,末代种群中的最优个别经由解码,可以作为问题近似最优解.遗传算法程度流程图为：【试验内容】标题：已知f(x)=x*sin(x)+1,xÎ[0,2p],求f(x)的最大值和最小值.数据构造：struct poptype{double gene[length];//染色体double realnumber;//对应的实数xdouble fitness;//顺应度double rfitness;//相对顺应度double cfitness;//累计顺应度};struct poptype population[popsize+1];//最后一位存放max/minstruct poptype newpopulation[popsize+1];//染色体编码：[0,2]x π∈,变量长度为 2 π,取小数点后6位,因为2262322*102;π<<是以,染色体由23位字节的二进制矢量暗示,则X 与二进制串（<b 22 b 21…… b 0>）2之间的映射如下：()22222102010bb ......b 2'i i i b x =⎛⎫=•= ⎪⎝⎭∑;232'21x x π=- 顺应度函数： 因为请求f(x)的最值,所以顺应度函数即可为f(x).但为了确保在轮赌法选择过中,每个个别都有被选中的可能性,是以须要将所有顺应度调剂为大于0的值.是以,设计求最大值的顺应度函数如下：将最小问题转化为求-f(x)的最大值,同理,设计最小值的顺应度函数如下：种群大小：本试验默以为50,再进行种群初始化.试验参数：重要有迭代数,交叉概率,变异概率这三个参数.一般交叉概率在0.6-0.9规模内,变异概率在0.01-0.1规模内.可以经由过程手动输入进行调试.重要代码如下：void initialize()//种群初始化{srand(time(NULL));int i,j;for(i=0;i<popsize;i++)for(j=0;j<23;j++)population[i].gene[j]=rand()%2;void transform()//染色体转化为实数x{int i,j;for(i=0;i<=popsize+1;i++){population[i].realnumber=0;for(j=0;j<23;j++)population[i].realnumber+=population[i].gene[j]*pow(2 ,j);population[i].realnumber=population[i].realnumber*2*p i/(pow(2,23)-1);}}void cal_fitness()//盘算顺应度{int i;for(i=0;i<popsize;i++)population[i].fitness=population[i].realnumber*sin(po pulation[i].realnumber)+6;}void select()//选择操纵{int mem,i,j,k;double sum=0;double p;for (mem=0;mem<popsize;mem++)sum+=population[mem].fitness;for (mem=0;mem<popsize; mem++)population[mem].rfitness=population[mem].fitness/sum;population[0].cfitness=population[0].rfitness;for (mem=1;mem<popsize;mem++)population[mem].cfitness=population[mem-1].cfitness+population[mem].rfitness;for (i=0;i<popsize;i++){ //轮赌法选择机制p=rand()%1000/1000.0;if (p<population[0].cfitness)newpopulation[i]=population[0];else{for (j=0;j<popsize;j++)if(p>=population[j].cfitness&&p<population[j+1].cfitness)newpopulation[i]=population[j+1];}}for (i=0;i<popsize;i++)//复制给下一代population[i]=newpopulation[i];}void cross()//交叉操纵{int i, mem, one;int first = 0;double x;for(mem=0;mem<popsize;mem++){x = rand()%1000/1000.0;if (x<pcross){++first;if (first%2==0)Xover(one,mem);//个别间染色体进行交叉函数else one=mem;}}}void mutate()//变异操纵{int i, j,t;double x;for (i=0;i<popsize;i++)for(j=0;j<length;j++){x=rand()%1000/1000.0;if (x<pvariation){if(population[i].gene[j])population[i].gene[j]=0; else population[i].gene[j]=1;}}}void cal_max()//盘算最大值{int i;double max,sum=0;int max_m;max=population[0].fitness;for(i=0;i<popsize-1;i++){if(population[i].fitness>population[i+1].fitness)if(population[i].fitness>=max){max=population[i].fitness;max_m=i;}else if(population[i+1].fitness>=max){max=population[i+1].fitness;max_m=i + 1;}}if(max>population[popsize].fitness){iteration=0;for (i=0;i<length;i++)population[popsize].gene[i]=population[max_m].gene[i]; population[popsize].fitness=population[max_m].fitness; }for (i=0;i<length;i++)sum=population[popsize].gene[i]-population[max_m].gene[i];if(sum==0)iteration++;transform();printf("%f,%f,%f,%f\n",population[popsize].fitness,po pulation[popsize+1].fitness,population[popsize].realnumbe r,population[popsize+1].realnumber);}【试验成果】。
遗传算法实验报告
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。
遗传算法报告
遗传算法实验报告一、实验目的1、 掌握遗传算法原理；2、 学会编写遗传算法程序寻找函数最大值。
二、实验设备装有matlab7.0以上版本软件的PC 机一台三、实验原理传统的优化理论都是通过调整模型的参数来得到期望的结果，而遗传优化算法是根据生物界的遗传和自然选择的原理来实现的，它的学习过程是通过保持和修改群体解中的个体特性，并且保证这种修改能够使下一代的群体中的有利于与期望特性相近的个体在整个群体份额中占有的比例越来越多。
与基于代数学的优化方法一样，遗传算法是通过连续不断地队群体进行改进来搜索函数的最大值。
遗传算法的搜索结果会有很大的差异。
遗传学习的基本机理是使那些优于群体中其他个体的个体具有生存、繁殖以及保持更多基因给下一代的机会。
遗传算法实质上是在群体空间中寻求较优解。
四、实验步骤及内容1、实验步骤：（1）群体初始化；（2）评价群体中每一个体性能；（3）选择下一代个体；（4）执行简单的操作算子（如交叉、变异）；（5）评价下一代群体的性能；（6）判断终止条件满足否？若不，则转（３）继续，若满足，则结束。
2、实验内容：寻找函数 22212121(,)100()(1)f x x x x x =-+- 的最大值及所对应的x1和x2的值。
（ 2.048 2.048i x -≤≤）五、实验程序clc;clear;%**************************遗传算法*****************************num=80;A1=rand(num,10); %生成随机数A2=rand(num,10);A1=round(A1); %编码A2=round(A2);times=100;for k=1:times %遗传次数SIZE(k)=size(A1,1);for i=1:size(A1,1)B1(i)=binvec2dec(A1(i,:));%二进制转换十进制B2(i)=binvec2dec(A2(i,:));X1(i)=4.096*B1(i)/1023-2.048;%映射到实际取值范围X2(i)=4.096*B2(i)/1023-2.048;H(i)=100*(X1(i)^2-X2(i))^2+(1-X1(i))^2;%计算函数值endJ=1./H;[J1,IX]=sort(J);Hm(k)=H(IX(1)); %得本次迭代的函数最大值Xm1(k)=X1(IX(1));%得本次迭代的使函数值最大的X1值Xm2(k)=X2(IX(1));%得本次迭代的使函数值最大的X2值S=sum(H)/size(H,2); %求适应度C1=[];C2=[];for i=1:size(A1,1)%复制过程if round(H(i)/S)==0 %为0则淘汰C1=C1;C2=C2;elseif round(H(i)/S)==1 %为1保留一次C1=[C1;A1(i,:)];C2=[C2;A2(i,:)];elseif round(H(i)/S)==2 %为2保留两次C1=[C1;A1(i,:);A1(i,:)];C2=[C2;A2(i,:);A2(i,:)];elseif round(H(i)/S)==3 %为3保留三次C1=[C1;A1(i,:);A1(i,:);A1(i,:)];C2=[C2;A2(i,:);A2(i,:);A2(i,:)];elseif round(H(i)/S)==4 %为4保留四次C1=[C1;A1(i,:);A1(i,:);A1(i,:);A1(i,:)];C2=[C2;A2(i,:);A2(i,:);A2(i,:);A2(i,:)];else %其他值时保留五次C1=[C1;A1(i,:);A1(i,:);A1(i,:);A1(i,:);A1(i,:)]; C2=[C2;A2(i,:);A2(i,:);A2(i,:);A2(i,:);;A2(i,:)]; endendA1=C1;A2=C2;for i=1:size(A1,1) %交叉a=rand;%生成本次交叉概率b=round(rand*9+1);%确定交叉位置if a>=0.6c=round(rand*(size(A1,1)-1)+1);%开始交叉D=A1(i,1:b);A1(i,1:b)=A2(c,1:b);A2(c,1:b)=D;endendfor i=1:size(A1,1) %变异e=rand;%生成变异概率f=round(rand*9+1);%确定变异位置if e<=0.1A1(i,f)=~A1(i,f);%开始变异A2(i,f)=~A2(i,f);endendendHH=1./Hm;[Q,IY]=sort(HH);Hmax=Hm(IY(1)) %最优解X1you=Xm1(IY(1)) %最优解时X1值X2you=Xm2(IY(1)) %最优解时X2值t=IY(1)%寻得最优解时的迭代次数s=SIZE(t)%训得最优解时种群中个体个数%************************寻优曲线********************** count=1:times;%figure(1);subplot(2,1,1);plot(count,Hm,'r.-');grid on;title('寻优曲线');xlabel('迭代次数');ylabel('函数取值');%figure(2);subplot(2,1,2);plot(count,SIZE,'b.-');grid on;title('种群个数曲线');xlabel('迭代次数');ylabel('种群个数');六、实验结果第一次运行结果：Hmax = 3.9059e+003 ，X1you = -2.0480，X2you = -2.0480，t =26，s = 42（此结果是最优解）第二次运行结果：Hmax = 3.8855e+003，X1you =-2.0440，X2you =-2.0480，t = 27，s =44（此结果不为最优解）第三次运行结果：Hmax = 3.9059e+003，X1you = -2.0480，X2you =-2.0480，t =17，s =60（此结果是最优解）改变初始种群个体个数为30Hmax = 3.8308e+003，X1you = -2.0440，X2you =-2.0040，t = 7，s = 24 （此结果不为最优解）改变迭代次数为30Hmax =3.8805e+003，X1you = -2.0440，X2you =-2.0440，t = 28，s = 57（此次不为最优解）七、分析实验结果在初始种群为80，迭代次数为100情况下，第一次和第三次运行结果寻得了最优解，而第二次并没寻得最优解，并且第一次和第三次寻得最优解时的迭代次数t和寻得最优解时的种群中个体个数s也不一样。
关于遗传算法的实验报告
No.829DRBratlDn:
Hd・93g«nBratiuo■
No.8^gtner*tton:
No. SEgtnei'At ion:
He,S6gtneration:
Nd.S7g&negation:Hu . USifencrAt ±un:
HlaiHim UUBl L UH1UUU1L0L
X=2 .tJBtib21
p=2.btL4?9y
I he
No. 82
genepation：
ei0101anooei1eelsaol101
x=2.Q88621
p=2.81479?
I he
No. 83
jeneration：
01310101ao@l103109011Q1
x^2.688613
81479?
1 he
No.
jeneration：
Bl&1BlW1OUei1H01UUO1 twi
X=Z .tlBHblB
^=2-B147y»
lhe
No.Vt
jeneration：
Ml U1 uitdl HUtll 1(*)1
x=2.MHHblH
The
No.91
gfenei?at ion：
I he
Nu .)6
genericion：
81 Bl 8101080丄18S109O1JL丄0
x-2.688621
^-2.814791
I he
No.?7
jeneratlorn：
sisiei01ao@iiop丄Oso1丄1日
x=2.B88621
遗传算法实验报告
遗传算法实验报告遗传算法实验报告引言：遗传算法是一种模拟生物进化过程的优化算法，通过模拟自然选择、遗传变异和交叉等操作，逐步优化问题的解。
本实验旨在探究遗传算法在解决优化问题中的应用，并通过实验验证其效果。
一、实验背景遗传算法最早由美国科学家约翰·霍兰德于20世纪60年代提出，其灵感来源于达尔文的进化论。
遗传算法通过基因编码、适应度评估、选择、交叉和变异等操作，模拟了进化过程中的遗传和变异，从而找到问题的最优解。
二、实验目的本实验旨在通过遗传算法解决一个经典的优化问题，验证其在解决实际问题中的有效性。
同时，对遗传算法的参数设置和操作过程进行调整和优化，以提高算法的性能。
三、实验步骤1. 问题定义：选择一个经典的优化问题，例如旅行商问题（TSP）或背包问题。
2. 解空间建模：将问题的解表示为染色体，设计基因编码方式。
3. 适应度函数定义：根据问题的特点，设计一个能够评估染色体解的适应度函数。
4. 初始化种群：随机生成一组初始染色体，作为种群。
5. 选择操作：根据适应度函数，选择一部分较优秀的染色体作为父代。
6. 交叉操作：通过交叉操作，生成新的子代染色体。
7. 变异操作：对子代染色体进行变异操作，引入新的基因变异。
8. 适应度评估：计算新的子代染色体的适应度。
9. 父代替换：根据适应度函数，选择一部分较优秀的子代染色体替换掉父代染色体。
10. 终止条件判断：判断是否满足终止条件，若满足则结束算法，否则返回步骤5。
11. 输出结果：输出最优解及其适应度值。
四、实验结果与分析通过实验，我们得到了一组优化问题的最优解，并计算出其适应度值。
通过观察实验结果，我们可以发现遗传算法在解决优化问题中的有效性。
同时，我们还可以通过调整遗传算法的参数和操作过程，进一步提高算法的性能。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了遗传算法的原理和应用。
遗传算法作为一种优化算法，具有较强的适应性和鲁棒性，在解决实际问题中具有广泛的应用前景。
遗传算法实验报告豆
遗传算法实验报告豆实验报告：遗传算法在问题求解中的应用1. 引言遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法，适用于解决复杂的优化问题。
在遗传算法中，通过模拟“遗传、变异、选择”等进化过程，逐渐进化出最优解。
本实验旨在通过编写代码，使用遗传算法解决一个优化问题，并对结果进行评估与分析。
2. 实验目标本实验要求使用遗传算法解决一个函数极值求解问题。
具体要求如下：- 目标函数：f(x) = 3x^4 - 4x^3 - 12x^2 + 2x + 6- 变量范围：-10 <= x <= 10- 求解目标：找到使得f(x)取得最大值的x的取值。
3. 实验步骤本次实验采用Python语言编写代码，使用遗传算法进行求解。
具体步骤如下：（1）初始化种群：随机生成一定数量的个体，并将其编码成二进制串表示。
（2）选择操作：通过计算适应度函数值，按照一定的策略选择个体。
这里采用轮盘赌选择策略，适应度越高的个体被选中的概率越大。
（3）交叉操作：随机选择两个个体，按照一定的概率进行交叉操作。
采用单点交叉的方法，将两个个体的某一位进行交换。
（4）变异操作：对选中的个体按照一定的概率进行变异操作。
这里采用单点变异的方法，随机选择一个位点进行变异。
（5）迭代操作：重复上述步骤，直到满足终止条件（迭代次数达到设定值或者达到了较好的适应度值）为止。
4. 实验结果与分析经过运行1000次实验，并进行统计，得到了一组实验结果。
最终，遗传算法找到了一个较好的近似解，f(x)取得最大值时的x的取值为2.976，并且f(x)取得的最大值为102.441。
下面对结果进行详细分析。
4.1. 初始种群影响初始种群的选择对于遗传算法的收敛速度和找到全局最优解的准确性都有一定的影响。
本次实验，我们随机生成了一定数量的个体作为初始种群，经过实验发现，初始种群越大，算法在相同条件下的迭代次数越少，收敛速度越快。
4.2. 参数选择遗传算法中的参数选择也对算法求解效果有一定影响。
遗传算法实验报告
遗传算法实验报告遗传算法实验报告引言：遗传算法是一种模拟自然选择和遗传机制的优化算法，它通过模拟基因的变异和交叉来寻找问题的最优解。
本实验旨在通过编写遗传算法程序，探索其在求解优化问题中的应用。
一、实验背景遗传算法最初是为了模拟达尔文的进化论而提出的。
通过模拟自然界中的进化过程，遗传算法可以逐步优化解空间，找到问题的最优解。
遗传算法适用于各种优化问题，如旅行商问题、背包问题等。
二、实验目的本实验旨在通过编写遗传算法程序，研究其在求解优化问题中的效果。
具体目标如下：1. 熟悉遗传算法的基本原理和流程；2. 实现一个简单的遗传算法程序；3. 运用该程序求解一个具体的优化问题。
三、实验步骤1. 确定问题：选择一个具体的优化问题，如旅行商问题；2. 设计编码方式：将问题转化为遗传算法可以处理的编码形式，如二进制编码；3. 初始化种群：随机生成一定数量的个体作为初始种群；4. 评估适应度：根据问题的目标函数，计算每个个体的适应度；5. 选择操作：根据适应度选择优秀的个体作为父代，采用轮盘赌等方法进行选6. 交叉操作：对选出的父代进行交叉操作，生成新的个体；7. 变异操作：对新个体进行变异操作，引入随机性；8. 更新种群：将原种群和新生成的个体合并，更新种群；9. 判断终止条件：判断是否满足终止条件，如达到最大迭代次数或找到最优解；10. 输出结果：输出找到的最优解。
四、实验结果本实验选择旅行商问题作为优化问题进行求解。
旅行商问题是一个经典的组合优化问题，目标是找到一条最短路径，使得旅行商可以依次访问一系列城市并回到起点。
经过多次实验，得到了如下结果：- 初始种群大小为100个个体；- 迭代次数为1000次；- 交叉概率为0.8，变异概率为0.01；- 最优解为路径长度为1000的路径。
五、实验分析通过对遗传算法的实验结果进行分析，可以得出以下结论：1. 遗传算法能够在一定程度上寻找到问题的最优解，但并不能保证一定找到全局最优解；2. 实验中的参数设置对算法的性能有很大影响，不同的参数设置可能导致不同的结果；3. 遗传算法适用于解决各种优化问题，但对于复杂问题可能需要更多的优化和六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了遗传算法的原理和应用。
遗传算法实验报告
13349035计算机系黄定帮
一、实验背景
遗传算法（Genetic Algorithm）又叫基因进化算法，是一种模拟遗传继承和达尔文适者生存原理的随机搜索算法。由于其结构简单，鲁棒性强，适用于并行处理以及高效实用等特点，对于传统搜索算法难以解决的非线性函数优化等问题具有明显的优势，因而在提出之后立即受到了各国学者的广泛关注，无论是理论研究还是应用研究都成了十分热门的课题。
图1函数的三维图
实验要求：
1.通过修改“演化程序prog.cpp”文件里的代码evaluation函数，将适应值目标函数定义为上述函数。
2.将原程序中的参数改为：种群规模100，迭代次数为500，pc=0.7，pm=0.07。适当修改代码使得该算法运行30次，求平均数。
3.探究参数pc和pm对实验结果的影响：分别设pc=0.1,0.2,0.3….,0.9。pm=0.01,0.02，0.03，…0.09，对每一组参数组合在函数上运行30次，基于30次的平均结果作图进行分析。
int main(void)
{
srand(time(NULL));
int num =0;
int i,j;
if ((galog = fopen("galog.txt","w"))==NULL){ exit(1); }
for( pm =0.01;pm <0.095;pm =pm +0.01)
for( pc=0.1;pc<0.95;pc=pc+0.1){
elitist();
}
sum=sum+population[POPSIZE].fitness;
if(j==29)
fprintf(galog,"%3.4f ",sum/30.0);
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。合了其父辈个体的特性。交换体现了 信息交换的思想。
迭代在达MAXGEN时停止。 (2)给定问题一个下界的计算方法，当进化中达到要求的 偏差 ε时，算法 的适 应度无法再提高，此时停止计算。
5.选择（selection）：选择的目的是为了从交换后的群体 中选出优良的个体，使它们有机会作为父代为下一代繁殖子孙。 遗传算法通过选择过程体现这一思想，进行选择的原则是适应 性强的个体为下一代贡献的概率大，选择实现了达尔文的适者 生存原则。本文直接选取交换后的群体中具有最大适应度的前 N个个体作为下一代进行繁殖。这一步骤的存在使得当前群体 是所有搜索过的解之中是最优的前N个的集合。
4.遗传算法的步骤
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
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。确定的。
3. 遗传算法的原理
遗传算法的思想源于生物遗传学和适者生存的自然规律， 是具有“ 生存+ 检测” 的迭代过程的搜索算法。 它以一种 群体中的所有个体为对象， 并利用随机化技术指导对一个被 编码的参数空间进行高效搜索。 其中， 选择、 交叉和变异 构成了遗传算法的遗传操作;参数编码、 初始群体的设定、 适应度函数的设计、 遗传操作设计、 控制参数设定五个要素
自然界中的多种生物之所以能够适应环境而得以生存进化， 是和遗传和变异生命现象分不开的。正是生物的这种遗传特性， 使生物界的物种能够保持相对的稳定；而生物的变异特性，使 生物个体产生新的性状，以致于形成新的物种，推动了生物的 进化和发展就是这种生物行为的计算机模拟中令人瞩目的重要 成果。基于对生物遗传和进化过程的计算机模拟，遗传算法使 得各种人工系统具有优良的自适应能力和优化能力。遗传算法 就是模仿自然界的生物进化机制发展起来的随机全局搜索和优 化方法，借鉴了达尔文的进化论和孟德尔的遗传学说。
的研究都是十分重要的。
四是遗传算法和另一个称为人工生命的崭新研究领域正不断渗 透。所谓人工生命即是用计算机模拟自然界丰富多彩的生命现 象，其中生物的自适应、进化和免疫等现象是人工生命的重要 研究对象，而遗传算法在这方面将会发挥一定的作用，五是遗 传算法和进化规划（Evolution Programming,EP）以及进化策 略（Evolution Strategy,ES）等进化计算理论日益结合。
组成了遗传算法的核心内容。
遗传算法的流程为:
开始 { 选择编码方式; 产生初始群体; 计算初始群体的适应度; 若不满足结束条件则循环执行: { 选择操作; 交换操作; 变异操作; 计算新一代群体的适应度; } } 结束
由此可以看出， 从搜索角度， 遗传算法与传统的搜索方 法相比具有如下独特的优点:
这一新的学习机制对于解决人工智能中知识获取和知识优 化精炼的瓶颈难题带来了希望。
二是遗传算法正日益和神经网络、模糊推理以及混沌理论 等其它智能计算方法相互渗透和结合，这对开拓21世纪中新的 智能计算技术将具有重要的意义。
三是并行处理的遗传算法的研究十分活跃。这一研究不仅 对遗传算法本身的发展，而且对于新一代智能计算机体系结构
实验报告
<遗传算法>
遗传算法
1.遗传算法的背景 2.遗传算法的国内外发展情况 3.遗传算法的原理 4.遗传算法的步骤 5.算法的结构 6.总结
1.遗传算法的背景
生物在自然界中的生存繁衍，显示出了其对自然环境的自 适应能力。生物的进化过程，主要是通过染色体之间的交叉和 变异来完成的。它通过选择淘汰，突然变异，基因遗传等规律 产生适应环境的优良物种。受其启发，人们致力于对生物各种 生存特性的机理研究和行为模拟，为人工自适应系统的设计和 开发提供了广阔的前景。
6.变异（mutation）：变异首先在群体中随机选择一定数 量个体，对于选中的个体以一定的概率（成为变异概率mP）随 机地改变串结构数据中某个基因的值。同生物界一样，GA中变 异发生的概率很低，通常取值在0.001~0.01之间。变异为新个 体的产生提供了机会。
7.中止。规则有三种情况： (1)给定一个最大的遗传代数MAXGEN(人为事先确定)，算法
①搜索过程不直接作用在变量上， 不必非常明确描述问题 的全部特征， 可直接对结构对象(集合、序列、 矩阵、 树、 图、 链和表)进行操作， 通用性强， 能很快适应问题和环境 的变化。
②采用概率的变迁规则来指导搜索方向， 而不采用确定性
搜索规则;对搜索空间没有任何特殊要求(如连通性、 凸性等)， 只利用适应性信息， 不需要连续性、 可导或单峰等其它辅助 信息， 适应范围更广。 ③搜索过程是从一组解迭代到另一组解， 采用同时处理群体 中多个个体的方法， 从多点进行搜索，搜索的全局性强， 降 低了陷入局部最优解的可能性;具有隐并行性， 非常适合于并 行计算。
2.遗传算法的国内外发展情况
进入90年代，遗传算法迎来了兴盛发展时期，无论是理论 研究还是应用研究都成了十分热门的课题。
随着应用领域的扩展，遗传算法的研究出现了几个引人注 目的新动向：一是基于遗传算法的机器学习，这一新的研究课 题把遗传算法从历来离散的搜索空间的优化搜索算法扩展到具 有独特的规则生成功能的崭新的机器学习算法。