MATLAB遗传算法工具箱及其应用PPT资料.ppt

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GA工具箱支持二进制、整数和浮点数的基因表示。

二进制和整数种群可以使用工具箱中的crtbp建立二进制种群。

crtbase是附加的功能，它提供向量描述整数表示。

种群的实值可用crtrp进行初始化。

在二进制代码和实值之间的变换可使用函数bs2rv，它支持格雷码和对数编码。

二、遗传算法工具箱结构,2、适应度计算：

ranking，scaling。

适应度函数用于转换目标函数值，给每一个个体一个非负的价值数。

这个工具箱支持Goldberg的偏移法和比率法以及贝克的线性评估算法。

另外，ranking函数支持非线性评估。

二、遗传算法工具箱结构,3、选择函数：

reins，rws，select，sus。

这些函数根据个体的适应度大小在已知种群中选择一定数量的个体，对它的索引返回一个列向量。

现在最合适的是轮盘赌选择法（即rws函数）和随机遍历抽样（即sus函数）。

高级入口函数select为选择程序，特别为多种群的使用提供了一个方便的接口界面。

在这种情况下，代沟是必需的，即整个种群在每一代中没有被完全复制。

reins能使用均匀的随机数或基于适应度的重新插入。

二、遗传算法工具箱结构,4、交叉算子：

recdis，recint，reclin，recmut，recombin，xovdp，xovdprs，xovmp，xovsh，xovshrs，xovsp，xovsprs。

交叉是通过给定的概率重组一对个体而产生后代的。

单点、两点和洗牌交叉是由xovsp、xovdp和xovsh函数分别完成的。

缩小代理交叉函数分别是：

xovdprs、xovshrs和xovsprs。

通用的多点交叉函数是xovmp，它提供均匀交换的支持。

函数recmut提供具有突变特征的线性重组。

而函数recombin是一高级入口函数，对所有交叉操作提供多子群支持入口。

二、遗传算法工具箱结构,5、变异算子：

mut，mutate，mutbga。

二进制和整数变异操作由mut完成。

实值的变异使用育种函数mutbga是有效的。

mutate对变异操作提供一个高级接口。

二、遗传算法工具箱结构,6、多子群支持：

migrate。

遗传算法工具箱通过高层遗传操作函数migrate对多子群提供支持，它的一个功能是在子群中交换个体。

一个单一种群通过使用工具箱中的函数修改数据结构，使其分为许多子种群，这些子种群被保存在连续的数据单元块中。

高层函数（如select和reins）可独立地操作子种群，包含在一个数据结构中的每一个种群允许独自向前衍化。

三、遗传算法工具箱通用函数,几个典型工具箱函数的介绍,创建初始种群函数crtbp二进制串到实值转换函数bs2rv轮盘赌选择函数rws,三、遗传算法工具箱通用函数,1、函数crtbp功能：

创建初始种群。

格式：

说明：

遗传算法第一步是创建由任意染色体组成的原始种群。

crtbp创建一元素为随机数的矩阵Chrom。

向量,个体数量,个体长度,三、遗传算法工具箱通用函数,例3.11使用函数crtbp创建初始种群的应用举例。

创建一个长度为9、有6个个体的随机种群（这里前四个基因位是基本字符0，1，2，3，4，5，6，7，后五个基因位是基本字符0，1，2，3）：

BaseV=crtbase（45，84）；

Chrom，Lind，BaseV=crtbp（6，BaseV）；

或Chrom，Lind，BaseV=crtbp（6，9，888844444）；

运行得,Lind=9；

BaseV=888844444,三、遗传算法工具箱通用函数,2、函数bs2rv功能：

二进制串到实值的转换。

Phen=bs2rv（Chrom，FieldD）说明：

Phen=bs2rv（Chrom，FieldD）根据译码矩阵FieldD将二进制串矩阵Chrom转换为实值向量。

返回矩阵Phen包含对应的种群表现型。

例3.21函数bs2rv的应用举例。

下列二进制种群Chrom由函数crtbp创建，表示在-1,10之间的一组简单变量，程序代码表示怎样使用函数bs2rv将算术表示格雷码或二进制串表示转换为实值表现型。

Chrom=crtbp（4,8）%创建任意染色体，此处为二进制串,三、遗传算法工具箱通用函数,三、遗传算法工具箱通用函数,FieldD=8；

1；

10；

0；

0%不包括边界Phen=bs2rv（Chrom，FieldD）%转换二进制到实值，使用对数刻度,FieldD=8；

-1；

1%包括边界Phen=bs2rv（Chrom，FieldD）%转换二进制到实值，使用算术刻度,三、遗传算法工具箱通用函数,3、函数rws功能：

轮盘赌选择。

NewChrIx=rws（FitnV，Nsel）说明：

rws在当前种群中按照它们的适应度FitnV选择Nsel个个体繁殖。

FitnV是一包含种群中每个个体性能尺寸的列向量，它能通过使用函数ranking或scaling计算每个个体的适应度水平来得到。

轮盘赌选择法示意图,三、遗传算法工具箱通用函数,例3.31轮盘赌选择方法示例。

考虑8个个体的种群，假设已计算出适应度FitnV：

FitnV=1.50；

1.35；

1.21；

1.07；

0.92；

0.78；

0.64；

0.5选择6个个体的索引：

NewChrIx=rws（FitnV，6）NewChrIx成为算法说明：

通过计算适应度向量的累加和完成轮盘赌选择的表格，并产生随机分布在0，sum（FitnV）区间内的Nsel个实数，被选择个体的索引通过比较向量累加和产生的编号来决定。

一个个体被选择的概率由下式给出：

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请大家批评和指正,姓名：

黄樟学号：

11309011导师：

包能胜,