遗传算法(Genetic Algorithm, GA)是一种模拟自然选择和遗传机制的优化算法,其基本原理如下:
初始化:
随机生成一组初始解,即种群,每个个体由一组基因表示。
选择:
根据适应度函数,选择一部分个体作为父代,这些个体具有更好的适应度,有更大的概率被选择到下一代。
交叉:
将父代个体的基因进行随机组合,生成新的个体。交叉操作的目的是产生新的基因组合,增加种群的多样性,避免陷入局部最优解。
变异:
在新个体中随机选择一些基因进行变异,即将基因值进行随机改变。变异操作的目的是引入新的基因组合,增加种群的多样性,有助于跳出局部最优解。
评价:
根据适应度函数,对新个体进行评估,计算其适应度值。适应度函数是用来评价个体在解空间中的优劣程度的函数。
遗传算法通过不断迭代的方式,从初始解开始,逐步搜索解空间中的最优解。它具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力,采用概率化的寻优方法,能自动获取和指导优化的搜索空间,自适应地调整搜索方向,不需要确定的规则。遗传算法通过模拟生物进化过程,采用人工进化的方式对目标空间进行随机化搜索,最终求得满足要求的最优解