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遗传算法作为一种模拟自然进化过程的优化方法,在求解函数极小值问题上展现出独特优势。其核心思想是通过模拟生物进化中的选择、交叉和变异机制,逐步逼近问题的最优解。
在求解函数极小值的场景中,算法首先会随机生成一组候选解(称为种群),每个解代表函数定义域内的一个点。通过计算每个解对应的函数值(即适应度),评估解的优劣。适应度越低的个体(对应函数值越小),被选中参与繁殖的概率越高。
迭代过程中,算法会通过交叉操作组合优质解的基因特征,产生新一代解;同时以小概率引入变异操作,保持种群多样性以避免陷入局部最优。经过多代进化后,种群中最优解的函数值将趋近于全局极小值。
这种方法特别适用于多峰函数或不可导函数的优化,其全局搜索能力避免了传统梯度下降法对初始值的敏感性。实际应用中需注意调整种群规模、变异率等超参数,以平衡收敛速度和解的精度。