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遗传算法是一种模拟自然界生物进化过程的智能优化算法,由刘勇等人在《非数值并行算法》第二册中进行了系统阐述。该算法借鉴了达尔文生物进化论中的自然选择机制,通过模拟"物竞天择,适者生存"的原理来解决复杂的非数值计算问题。
遗传算法的核心思想是将问题的解编码为类似生物染色体的数字串,通过选择、交叉和变异等遗传算子来模拟种群的进化过程。算法从随机生成的初始种群开始,经过多代进化逐步优化解决方案。其中适应度函数用于评价个体的优劣,决定其被选择参与繁殖的概率。
相比传统优化方法,遗传算法具有三大特点:1) 群体搜索特性,可并行处理多个解;2) 只需目标函数信息,无需导数等辅助信息;3) 概率搜索机制,不易陷入局部最优。这使得它特别适用于NP难问题、多峰函数优化等复杂场景。
遗传算法在工程优化、机器学习、生产调度等领域都有广泛应用,展现了强大的全局搜索能力。刘勇等人的著作系统地介绍了这一算法的理论基础和实现方法,为后续研究奠定了重要基础。