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《浙江大学》 2003年
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遗传算法的若干理论分析

高峰  
【摘要】: 遗传算法是借助生物界自然选择和遗传学机理而建立的一种迭代全局优化随机搜索算法,是一种求解复杂系统优化问题的通用框架。它不依赖于问题的具体领域,具有简单、通用、较强的自适应性和鲁棒性,以及适于并行处理等显著特点,因此被广泛应用于众多领域。 作为一种仿生算法,遗传算法的应用研究远远领先于算法的基础理论研究。现有的遗传算法的相关理论:修正的模式定理、马氏链收敛分析等在一定程度上奠定了遗传算法的理论基石,促进了理论研究和应用研究的进一步发展。但是,遗传算法的全局收敛性、计算复杂性、算子的运行机理等方面还缺乏严格意义上的数学分析,这已经成为遗传算法发展的瓶颈。 本文对遗传算法的一些基本问题,如算法的编码方式、收敛性、算法参数设置和算子设计等方面,进行了深入的研究分析,提出了一些有效的分析方法。具体包括以下几部分内容: 1.针对各种遗传算法的收敛性,提出了一个统一的收敛准则。在利用马氏链分析了三种典型的遗传算法的收敛性的基础上,通过对比几个证明过程的异同点,提出了一个统一的收敛性判断准则。可以对不同的遗传算法分析其收敛性,而无需考虑GA模型差异,无需烦杂推理和大规模计算,有利于在实际应用中判断遗传算法的敛散性和设计新的遗传算子。 2.遗传算法以决策变量的编码作为运算对象,三种基本的遗传算子的选择和设计都依赖于编码的方式。编码策略是设计遗传算法的一个重要步骤,编码也成为遗传算法应用中的首要问题,因而建立完善的编码方面的理论指导是必要的。通过研究二进制码和格雷码的编码、解码公式,分析了编码差异、个体差异和适应度差异之间的联系,指出了部分文献中的漏误之处,并进一步通过理论分析说明了两种不同编码对遗传算子搜索能力的影响。 3.实践和理论都已经证明,遗传算子所采用的参数会影响算法的搜索效率和收敛速度。本文针对遗传参数缺乏理论指导的问题,采用简单的概率分析方法,从遗传算子的搜索能力的角度出发,分析了变异算子作用机理,得出部分算法参 11 浙江大学硕士学位论文 数的关联约束。基于得到的关联约束,提出了设置算法参数的应该遵循的部分规 则。然后通过对应用实例的分析说明了规则的合理性。 最后,在总结全文的基础上,指出了遗传算法基础理论上有待深入研究的若 干问题。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP18

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 赵谦;徐蔚鸿;;一种改进的蜜蜂进化型遗传算法[J];计算机工程与应用;2011年30期
2 段莹;潘昊;;遗传算法的形式化语言表示[J];计算机与数字工程;2009年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郭建烨;三杆少自由度混联机床精度分析及相关问题的研究[D];东北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周晓一;基于遗传算法的计算机辅助语音处理研究[D];山东师范大学;2011年
2 李宏磊;保压工艺对厚壁注塑制品收缩的影响研究[D];郑州大学;2011年
3 陶羿;军事物流中心选址模型及其遗传算法优化[D];解放军信息工程大学;2007年
4 孙天英;遗传算法及在控制理论中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
5 孙丽娟;基于遗传算法的小波神经网络短时交通流预测[D];山东科技大学;2009年
6 姚旭;超声线阵换能器的几何误差分析及遗传算法优化研究[D];陕西师范大学;2010年
7 魏玮;北京城区旅游景点线路优化方案的研究[D];中国地质大学(北京);2012年
8 张书欣;生物信息学若干问题研究报告[D];吉林大学;2012年
9 王俊姝;量子遗传算法在广播电视监测工作中相关应用的研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
10 牟涛;混合植物生长遗传算法在生产调度中的应用研究[D];大连交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 艾丽蓉,何华灿;遗传算法综述[J];计算机应用研究;1997年04期
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9 戴晓晖,李敏强,寇纪淞;遗传算法理论研究综述[J];控制与决策;2000年03期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 乔志杰;程翠翠;;基于遗传算法优化的模糊PID控制研究及其仿真[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
5 熊燕;李艳红;;基于数据挖掘的电力系统异常数据辨识与调整[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2010年03期
6 张安勤;数据挖掘与进化算法[J];安徽教育学院学报;2002年03期
7 徐文婷;李承鹏;;基于自适应遗传算法的离散化方法[J];合肥师范学院学报;2011年03期
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9 华文立;胡学刚;;平衡决策树分类精度与规则简易性研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
10 程家兴,陈万里;列车控制问题的计算分析及自适应算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 杨益;方潜生;汪力君;;基于Handel-C的数字芯片的设计方法研究与实现[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
3 胡杨林;蒋洁琼;王明煌;曾勤;邱岳峰;邹俊;陈红丽;FDS team;;聚变裂变混合堆长寿命锕系废料嬗变处理的中子学优化分析[A];安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集[C];2010年
4 丁婷;崔红涛;;遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用[A];经济策论(上)[C];2011年
5 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 孙燕;孙峥;黄鹍;;基于模拟退火机制的隔离小生境混合遗传算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 李枚毅;游维;蔡自兴;;多样度和适应度引导的遗传算法操作概率计算研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 孙燕;孙峥;;利用正交遗传算法优化交通检测点分布[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
2 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 周芳;蒸汽发生器检修机械手路径规划及控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 贺士晶;核动力装置参数优化设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 董慧群;代建制项目风险预警管理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
2 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
5 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
6 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
7 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
8 朱国凯;泰安市农村公路典型路面结构研究[D];山东科技大学;2010年
9 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
10 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李海梅,高峰,申长雨;塑料成型加工实用技术讲座(第三讲) 注射成型工艺对制品质量的影响[J];工程塑料应用;2003年05期
2 邱斌;刘赣华;李伟;;注射成型中保压曲线对制品表面质量的影响[J];工程塑料应用;2007年01期
3 史长虹,张建民,张同庄,郝娟,范宇,邹秋玲,贾东云;变轴数控机床重复定位精度评定策略探讨[J];北京理工大学学报;2001年04期
4 周鸿斌;张建民;付红伟;李少玲;;PRS-XY型混联数控机床工作台误差补偿技术[J];北京理工大学学报;2007年02期
5 张艳霞,马丽娟;物流中心选址问题研究现状[J];商业研究;2005年10期
6 金鸿章;;长峰波随机海浪的实时仿真和频谱分析[J];船舶工程;1987年01期
7 潘晋,喻红霞,王德禹;减摇鳍结构应力分析及新鳍型探讨[J];船舶工程;2005年02期
8 马洁;杨鹏;李国斌;;高海情下船舶运动规律及减摇技术仿真研究[J];船舶工程;2006年02期
9 张毅,罗元;基于人工神经网络城市交通流量智能预测的研究[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2005年02期
10 李绪,李光,汪乐,郭宏记,Freeman Walter J.;嗅觉混沌神经网络的研究和应用[J];传感技术学报;2004年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈霄;DNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
2 赵斌;生物数学的起源与形成[D];西北大学;2011年
3 董浩;RNA二级结构预测方法研究[D];吉林大学;2011年
4 陈曦;基于质量的注塑过程建模方法研究[D];浙江大学;2001年
5 唐文艳;结构优化中的遗传算法研究和应用[D];大连理工大学;2002年
6 粟时平;多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
7 陈仕平;若干组合优化问题的近似算法设计与分析[D];浙江大学;2002年
8 王勇献;蛋白质二级结构预测的模型与方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
9 李仕华;几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究[D];燕山大学;2004年
10 陈立伟;基于HMM和ANN的汉语语音识别[D];哈尔滨工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴统威;遗传蚁群算法在Job-Shop调度的应用研究[D];大连交通大学;2010年
2 季宝慧;改进的蜜蜂进化型遗传算法在生产调度中的研究与应用[D];大连交通大学;2010年
3 王芳;解图着色问题的一个新的遗传算法[D];西安电子科技大学;2010年
4 吴玲娟;基于OWL-S和HTN的语义Web服务组合技术研究[D];内蒙古科技大学;2010年
5 赵舒展;遗传算法研究与应用[D];浙江工业大学;2002年
6 王军;超声相控线阵换能器的几何优化设计[D];机械科学研究院;2002年
7 杨林美;一种改进的遗传算法在非线性规划中的应用[D];成都理工大学;2003年
8 黎钧琪;改进遗传算法及其在物流配送中心选址优化的应用[D];武汉理工大学;2003年
9 兰云;短时交通流量预测研究[D];西北工业大学;2002年
10 朱淑琴;语音识别系统关键技术研究[D];西安电子科技大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 李松芳;刘伟;徐怀祥;;一种基于漂移和波动思想的遗传算法[J];广东工业大学学报;2014年01期
2 刘江围;莫松海;张茂军;王炜;;计算机兵棋中基于GA的补给中心选址研究[J];计算机仿真;2011年09期
3 胡扬;年晓红;;一种汉语方言编码与转换机制的研究[J];计算机应用研究;2013年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 宣登殿;综合客运枢纽系统规划方法研究[D];长安大学;2011年
2 李莉叶;基于复杂性理论的旅游目的地核心竞争力研究[D];云南大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任延飞;基于油耗的城市交通信号分层递阶控制的优化研究[D];山东科技大学;2011年
2 葛凯华;基于ARM9的集装箱图像采集及箱号识别系统的设计[D];南京理工大学;2012年
3 王宇;铁路货运战略装车点选址优化研究[D];西南交通大学;2010年
4 韩绍兵;驻藏部队军事物资配送保障研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 王登华;基于感性工学的两厢轿车侧视顶型特征线设计研究[D];东北大学;2010年
6 吴国玺;蚁群算法在高寒地区维稳物资保障中心选址中的应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
7 韩晶;兰州市机动车尾气中污染物量化及污染防治对策研究[D];兰州大学;2013年
8 刘慧杰;DATA类化合物抗HIV-1活性的理论研究[D];南华大学;2013年
9 齐贤伟;运载火箭自动对接脱落连接器随动技术研究[D];南京理工大学;2014年
10 庄嘉祥;精英策略遗传算法改进及在作物模型参数优化的应用[D];南京农业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 文福拴,邱家驹,韩祯祥;只利用断路器信息诊断电力系统故障的高级遗传算法[J];电工技术学报;1996年02期
2 蔡超豪,王奇;电网优化规划的新算法──遗传算法[J];电力建设;1997年03期
3 岑文辉,赵庆,戴文祥;基于遗传算法的外来电源落点选择[J];电力系统自动化;1995年02期
4 周双喜,杨彬;实现无功优化的新算法──遗传算法[J];电力系统自动化;1995年11期
5 苏小林,阎晓霞;基于遗传算法的 PID 参数优化技术[J];电力系统及其自动化学报;1997年02期
6 宋爱国,陆佶人;一种基于排序操作的进化算子自适应遗传算法[J];电子学报;1999年01期
7 李海民,吴成柯;自适应变异遗传算法及其性能分析[J];电子学报;1999年05期
8 徐宗本,高勇;遗传算法过早收敛现象的特征分析及其预防[J];中国科学E辑:技术科学;1996年04期
9 张讲社,徐宗本,梁怡;整体退火遗传算法及其收敛充要条件[J];中国科学E辑:技术科学;1997年02期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖俊,朱世强,林建亚,任德祥;遗传算法在T-S模糊模型辨识中的应用[J];信息与控制;1997年02期
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5 夏文,王华芝;遗传算法在多波束赋形天线优化中的研究[J];北京邮电大学学报;1998年04期
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10 陈勇,邓先灿;基于遗传算法的微波电路优化方法[J];微波学报;2000年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 申元霞;张翠芳;;GA-BP算法在系统辨识中的应用[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
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5 曹春红;李文辉;张永坚;;遗传蚂蚁算法在几何约束求解中的应用[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
6 姜楠;张春森;;遗传算法在图像模板匹配中的应用[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
7 朱秀娥;周宝焜;;振动筛设计的遗传算法[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
8 何奉道;梁向阳;;基于遗传算法的机车周转图优化编制方法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
9 刘忠凯;薛正辉;任武;李伟明;高本庆;;用遗传算法优化八木天线[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
10 汝勇;杨树强;;遗传算法在历史性约束组合优化问题中的应用[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2010年
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3 中国科技大学计算机系 邢方亮;计算智能百花齐放[N];计算机世界;2003年
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10 记者 吴苡婷;用技术挖出网络信息中“金子”[N];上海科技报;2009年
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1 袁丽华;基于物种进化的遗传算法研究[D];南京航空航天大学;2009年
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4 于健海;基于遗传算法的模拟电路优化设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 赵诗奎;基于遗传算法的柔性资源调度优化方法研究[D];浙江大学;2013年
6 张旭;具有拓扑结构布局优化的理论及算法[D];大连理工大学;2004年
7 廖平;基于遗传算法的形状误差计算研究[D];中南大学;2002年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱奉梅;遗传算法在高校排课系统中的研究与应用[D];东北大学;2009年
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5 宋品;基于改进遗传算法的波束形成技术研究及其应用[D];西安电子科技大学;2010年
6 梁云静;基于遗传算法的主题爬虫搜索策略研究[D];湖北工业大学;2010年
7 高建兵;基于遗传算法的模糊推理控制系统的参数优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
8 李振业;多向变异遗传算法及其优化神经网络的研究[D];华南理工大学;2011年
9 栾丽霞;遗传算法在潍坊商校排课系统的研究与应用[D];电子科技大学;2011年
10 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
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