《遗传算法》PPT课件(I)

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1、遗传算法GeneticAlgorithmGA遗传算法是什么？遗传算法（GeneticAlgorithm，GA）是进化计算的一个分支，是一种模拟自然界生物进化过程的随机搜索算法。遗传算法的思想来源是怎样的？它由谁提出的？GA思想源于自然界“自然选择”和“优胜劣汰”的进化规律，通过模拟生物进化中的自然选择和交配变异寻找问题的全局最优解。它最早由美国密歇根大学教授JohnH.Holland提出，现在已经广泛应用于各种工程领域的优化问题之中。简介遗传算法借鉴生物界自然选择原理和自然遗传机制而形成的一种迭代式自适应概率性全局优化搜索算法。它模拟自然界中生

2、物进化的发展规律，在人工系统中实现待定目标的优化。基本特点简单易懂、通用、鲁棒性强、适合并行处理，可用于解决各种复杂优化问题鼻祖美国密歇根(Michigan)大学JohnHolland教授一遗传算法的基本流程二模式定理和隐含并行性四遗传算法关键参数和操作设计五遗传算法的改进及其并行性六算法的实现及应用三收敛性分析目录引言在人类历史上，学习和模拟的例子不胜枚举：模拟飞禽，人类可以翱游太空；模拟游鱼，人类可以横渡海洋；模拟昆虫，人类可以纵观千里；模拟大脑，人类创造影响世界发展的计算机；……第一节GA的基本流程遗传算法就是一种更为宏观意义下的模拟，它

3、模仿的机制是一切生命和智能的产生与进化过程.模拟达尔文“优胜劣汰、适者生存”的原理激励好的结构模拟孟德尔遗传变异理论在迭代过程中保持已有结构，同时寻找更好的结构70年代初期由美国Michigan大学的Holland教授发展起来的。1975年Holland的专著《AdaptationinnaturalandArtificialsystems》出版为标志。遗传算法达尔文进化论现代遗传学生物模拟技术一、算法提出依据达尔文(Darwin)的进化论英国自然学家，进化论的奠基人。青年时期在爱丁堡大学和剑桥大学学习，特别喜爱博物学。大学毕业时22岁，以博物学

4、者的身份登上英国海军舰艇贝格尔号(HMSBeagles)，进行了5年（1831年—1836年）探险航行。他观察了距厄瓜多尔西岸950km的加拉帕戈斯群岛上的海龟和地雀。1859年，达尔文出版了《物种起源》这一划时代的著作。这一著作终结了神创论关于上帝创造人类的统治地位，使生物学开始成为科学，对人类的思想解放有巨大的意义。达尔文(Darwin)的进化论进化论是生物学最基本的理论之一。生物学上的所谓进化或者演化（Evolution），旧称“天演”，是指生物在变异、遗传与自然选择作用下的演变发展，物种淘汰和物种产生过程。地球上原来无生命，大约在30多

5、亿年前，在一定的条件下，形成了原始生命，其后，生物不断的进化，直至今天世界上存在着170多万个物种。达尔文用自然选择来解释生物进化。自然选择就是指生物由于环境中某些因素的影响而使得有利于一些个体的生存，而不利于另外一些个体生存的演化过程。简而言之——物竞天择，适者生存达尔文的自然选择说遗传（heredity）：子代和父代具有相同或相似的性状，保证物种的稳定性；变异（variation）：子代与父代，子代不同个体之间总有差异，是生命多样性的根源；生存斗争和适者生存：具有适应性变异的个体被保留，不具适应性变异的个体被淘汰。自然选择过程是长期的、缓慢

6、的、连续的过程。1遗传算法简介1.1生物进化理论和遗传学的基本知识孟德尔(Mendel)的遗传学1822年7月22日孟德尔生于奥地利的海因岑多夫（今捷克的海恩塞斯）。他于1840年毕业于特罗保的预科学校，进入奥尔米茨哲学院学习。1843年因家贫而辍学，同年10月到奥古斯丁修道院做修道士。1847年被任命为神父。1849年受委派到茨纳伊姆中学任希腊文和数学代课教师。1851年～1853年在维也纳大学学习物理、化学、数学、动物学和植物学。1853年，他从维也纳大学毕业回修道院。1854年被委派到布吕恩技术学校任物理学和植物学的代理教师。并在那里工作

7、了14年。1884年1月6日卒于布吕恩(今捷克的布尔诺)。科学遗传学的奠基人代表作1865《植物杂交试验》孟德尔(Mendel)的遗传学遗传学是研究基因及它们在生物遗传中的作用的科学分支。遗传学最早的应用在有历史记载之初就已经出现了，即驯养动物及植物的选择育种。遗传信息以化学方法被编码在DNA（脱氧核糖核酸）中。1865年，孟德尔首先记录了豌豆某些特性的遗传模式，表明它们遵守简单的统计学规律。由他的统计分析中，孟德尔定义了一个概念：遗传的基本单位——等位基因。他描述的等位基因类于现在的基因。直到孟德尔死后，20世纪初另外的科学家重新发现这个定律

8、之后，孟德尔的工作的重要性才被大家了解。改变一个生物的DNA从而达到某种目的被称为基因工程。遗传学时间表1859年查尔斯·达尔文发表了《物种起源》18