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遗传算法是一种模拟自然界进化过程的优化算法,通过模拟生物进化的选择、交叉和变异机制来寻找问题的最优解。算法的核心思想是从一组随机生成的初始解(称为种群)开始,通过迭代进化逐步改进解的质量。
算法工作流程通常包含以下几个关键步骤:首先随机初始化种群,每个个体代表问题的一个潜在解。然后进入迭代过程,在每一代中计算每个个体的适应度值,这个值反映了该解的质量。接着基于适应度进行选择操作,优秀个体有更高概率被保留到下一代。之后对被选中的个体进行交叉操作,组合两个父代个体的特征产生新个体。最后对新个体进行小概率的变异操作,引入新的基因特征。
遗传算法的优势在于可以处理复杂的非线性问题,不需要导数信息,能够全局搜索解空间。算法包含多个可调节参数,如种群大小、交叉概率和变异概率等,这些参数的选择会影响算法的表现。典型的应用场景包括函数优化、调度问题、机器学习参数调优等。算法的终止条件可以是达到最大迭代次数或适应度值收敛。