在处理约束优化问题时,遗传算法因其全局搜索能力和不需要目标函数和约束条件可微的特点被广泛使用。遗传算法是一种模拟自然选择和遗传学机制的搜索算法,它通过选择、交叉和变异等操作在解空间中不断迭代,以寻求最优解。然而,将遗传算法应用于约束优化问题时,会遇到一些特殊的挑战,比如如何处理不可行解、如何平衡搜索的全局性和局部性、以及如何选择合适的惩罚因子等。 本文提出了一种新的约束处理方法,通过可行解和不可行解的混合交叉方法对问题的解空间进行搜索。这种方法的核心思想是同时利用可行解和不可行解来扩大搜索范围,并通过选择操作分别处理这两个种群,以此来提高算法的优化性能和搜索效率。这种方法避免了传统惩罚策略中选取惩罚因子的困难,使得约束处理问题简单化,并且实证结果显示这种方法是有效的。 在介绍这种方法之前,先来看一下单目标有约束优化问题的一般形式。单目标有约束优化问题通常包含目标函数和一系列的约束条件,目标是最大化或最小化目标函数的同时满足所有的约束。可行解是指满足所有约束条件的解,而不满足约束条件的解则被认为是不可行解。可行域由所有可行解构成,不可行域由所有不可行解构成。在实际应用中,寻找最优解意味着找到一个可行解,并使得目标函数取得最优值。 传统上,遗传算法在约束优化问题中主要采用的策略包括拒绝策略、修复策略、改进遗传算子策略以及惩罚函数策略等。拒绝策略直接忽略所有不可行解,这会缩小搜索范围,可能导致算法无法收敛到最优解。修复策略通过特定的程序将不可行解修复为可行解,但是这通常需要针对具体问题设计修复程序,适用性有限。改进遗传算子策略则需要针对问题的特定表达方式设计遗传算子来维持解的可行性。惩罚函数策略则通过为不可行解施加惩罚来引导搜索过程,但是这要求选取适当的惩罚因子,而选取惩罚因子是困难的,惩罚因子不当可能导致算法收敛到不可行解。 为了解决上述问题,本文提出了一种新的约束处理方法,该方法的主要特点在于使用了两个种群,即可行种群和不可行种群。该方法采用实数编码,允许算法在可行种群和不可行种群之间进行交叉操作,以扩大搜索空间,并在交叉和变异后的新个体中将它们分为可行种群和不可行种群。此外,文章还提到一种称为凸交叉的算术交叉方法,用于在约束边界附近搜索潜在的最优解。 凸交叉操作是通过算术交叉实现的,算术交叉操作及参数选择是特别设计的,以确保生成的新个体能够在可行域和不可行域之间的连线上。这种方法有效地利用了不可行解来增加搜索范围,同时通过选择操作对新个体进行分类处理,从而能够找到最优解。 在操作上,该方法首先将原始种群分为可行种群和不可行种群,然后对这两个种群分别进行选择操作。选择操作是基于某种准则来确定哪些个体将被选中以形成下一代种群。这些操作的目的是在保持种群多样性的同时,引导种群朝着最优解进化。 在遗传算法中,选择操作是关键的一步,它决定了哪些个体有资格参与下一代的生成。常见的选择方法包括轮盘赌选择、锦标赛选择、精英选择等。在约束优化问题中,选择方法需要特别设计,以确保同时关注可行解的质量和不可行解对搜索空间的扩展作用。 本文的研究表明,新的约束处理方法能够有效地处理约束问题,通过结合可行解和不可行解的搜索策略,简化了约束处理过程,提高了算法性能,并且能够有效地收敛到全局最优解。这种方法的提出,对于遗传算法在约束优化问题上的应用具有重要的意义,为后续的研究者提供了新的思路和方法。
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基于Tent映射的混合灰狼优化算法:结合混沌初始种群与非线性控制参数的改进策略,基于Tent映射的混合灰狼优化算法:结合混沌初始种群与非线性控制参数的改进策略,一种基于Tent映射的混合灰狼优化的改进算法_滕志军 MATLAB代码,可提供代码与lunwen。 首先,其通过 Tent 混沌映射产生初始种群,增加种群个体的多样性; 其次,采用非线性控制参数,从而提高整体收敛速度; 最后,引入粒子群算法的思想,将个体自身经历过最优值与种群最优值相结合来更新灰狼个体的位置信息,从而保留灰狼个体自身最佳位置信息。 ,核心关键词:Tent混沌映射; 灰狼优化; 混合算法; 非线性控制参数; 粒子群算法思想。,滕志军改进算法:Tent映射混合灰狼优化算法的MATLAB实现
2025-06-18 01:39:14 435KB
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Lotka-Volterra合作系统是由美国数学家Alfred J. Lotka和意大利生物学家Vito Volterra提出的,用于描述捕食者和被捕食者之间的关系的数学模型。该模型一般被应用于生态学领域,用于模拟不同种群间的相互作用关系,比如竞争、捕食、共生等。Lotka-Volterra模型有多种形式,其中的合作系统(cooperative system)指的是相互之间存在正面影响、能够共同促进对方种群增长的两种群系统。 在现实的生态模型中,种群的发展往往受到历史状态的影响,因此引入时滞(delay)的概念来反映种群间相互作用的滞后效应是必要的。时滞可以表现为种群密度对过去状态的依赖,导致系统的动态行为变得更加复杂。 离散时滞Lotka-Volterra合作系统的研究中,研究人员通过构造适当的Lyapunov泛函,这是一种数学工具,可以用来研究动态系统平衡点的稳定性。通过Lyapunov泛函的构造,研究者能够得到一组充分性条件,用以保证正平衡点的全局吸引性,即在一定条件下,系统最终会趋向并保持在某个正平衡点附近。 文章中提到的正平衡点是指系统参数对应的稳定状态,在此状态下,种群数量不再随时间变化。对于Lotka-Volterra合作系统而言,存在唯一全局吸引的正平衡点意味着无论系统从何种初始状态开始演化,最终都会趋向于这个平衡点,并围绕它进行微小的波动。 文中还提到了一些关键条件,如b1b2>c1c2和(C1)、(C2)这样的条件,它们是判断系统稳定性的重要数学约束。这些条件通常涉及种群的自然增长率(如a1、a2)以及相互作用系数(如a11、a12、a21、a22),以及时滞项τij。这些参数的特定关系能够保证系统的稳定性。 补充和完善已有结果,意味着作者不仅提出了新的稳定性分析方法,还可能对已有的理论进行了拓展和深化。陈晓英和韩荣玉的研究成果可能是对已有稳定性理论的延展,增强了理论在实际应用中的鲁棒性。 关键词中的“合作系统”、“种群”、“时滞”、“全局吸引性”,均是生物数学研究中不可或缺的概念。合作系统强调种群间的正面相互作用;种群指的是生物分类的基本单位;时滞是指系统中某些影响因素对系统当前状态产生作用存在时间差;全局吸引性指的是系统在所有可能的初始状态下最终都趋向于某个特定的状态。 生态数学模型和系统动力学的研究往往需要结合生物学知识和复杂的数学分析,来模拟和预测种群之间的动态变化。这些研究对理解生态系统的稳定性与变化,以及制定保护策略具有重要意义。由于现实世界的生态系统往往非常复杂,因而构建准确且实用的数学模型,对于生态学、资源管理和环境科学等领域的研究而言,是极具挑战性和实用价值的课题。
2025-05-28 03:50:58 508KB 自然科学 论文
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多策略增强型蛇优化算法的改进与实现——基于Matlab平台的三种策略运行效果展示,多策略混沌系统与反捕食策略相结合的双向种群进化动力学:Matlab实现改进的增强型蛇优化算法,多策略增强型的改进蛇优化算法-- Matlab 三种策略的提出: 1、多策略混沌系统 2、反捕食策略 3、双向种群进化动力学 运行效果如下,仅是代码无介绍 ,多策略增强型蛇优化算法; 改进; 反捕食策略; 双向种群进化动力学; 混沌系统; Matlab; 运行效果。,Matlab中的多策略蛇优化算法的改进及反捕食策略应用
2025-04-04 16:40:24 1.05MB xbox
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【优化生产】双种群遗传算法求解生产线平衡问题【含Matlab源码 3311期】.zip
2024-06-08 16:34:50 1.84MB
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基于进化博弈论两种群的生灭过程,毕玲玲,李伟,本文基于进化博弈论在生物方面的应用,利用行为博弈论深入而广泛的理论实践性,针对博弈者在特定环境下、完全理性和追求均衡解的
2024-03-23 10:50:44 181KB 首发论文
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遗传算法(Genetic Algorithm)是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型,是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。附件为GAmatlab代码
2023-04-14 14:12:47 3KB 种群优化算法
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两个相对竞争matlab代码 一夫一妻制的演变如何取决于人类的生活史? 一个数学模型。 在社会一夫一妻制的倾向方面,人类物种在其他类人猿中是独一无二的。 对这种演变的传统解释集中在父亲的照顾和我们后代的需求上。 然而,最近的研究对这一说法提出了挑战,认为雄性交配竞争确保每个雄性都面临着滥交和一夫一妻制策略之间的权衡。 这种权衡的最终结果取决于几个生活史参数,这些参数代表了生物过程发生的速度。 在本论文中,我们确定了在不同生活史参数下交配策略的演变,包括生育间隔、更年期年龄和人口寿命。 使用 ODE、数值方法和年龄结构的 PDE,我们开发了配对结合(社会一夫一妻制)和多重交配(滥交)的两性模型。 这些模型使我们能够确定配对结合取代多重交配作为雄性生殖努力的最佳分配所必需的生活史环境。 我们的结果表明,由于更年期和儿童死亡率,较慢的交配率与较短的女性生育能力相结合,提供了足够的进化偏差,使配对结合占主导地位。 另一方面,改变生育间隔的影响更为复杂,这表明人类学对配对结合进化的普遍解释比以前认为的更加微妙。 注意:每个模型的注释 MATLAB 和 Mathematica 代码在适当的文件夹中
2023-03-28 15:11:56 2.68MB 系统开源
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遗传算法matlab初始化代码肌动蛋白 该存储库包含在 INFORMS Journal on Computing 上发表的题为“Integrating Individual and Aggregate Diversity in Top-N Recommendation”的论文中使用的源代码和数据集信息。 “Diversity3.m”:运行算法的主要脚本。 算法的参数应该在代码的前导中设置。 “mathProgFunc.m”:算法的数学编程部分。 为了运行代码 Gurobi 必须在计算机中安装并激活 Matlab 界面。 安装下面的实现后,可以使用代码第一行中的标志变量“isHungarian”激活 Bertsekas 的拍卖算法。 () “multioptions1.mat”:遗传算法的Matlab实现的选项文件。 “InputData.mat”:一个包含 100 个项目和 50 个用户的小样本数据集,由两个矩阵 dist(项目-项目距离矩阵)和 ratings_preds(用户-项目评分预测)组成。 为了在不同的数据集上运行算法,应该使用适当的矩阵更新 InputData.mat 文
2023-02-28 14:59:24 691KB 系统开源
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分别从捕食-被捕食微分方程种群模型的定性研究,种群模型的古典整体解,种群模型的周期解,种群模型的脉冲解,捕食-被捕食种群时滞问题,多种群间的反应扩散模型和奇摄动种群模型渐近解等方面论述了捕食-被捕食微分方程种群模型近年来的研究成果。探讨了种群模型今后研究方向并对发展前景作了瞻望。
2023-02-22 12:10:04 346KB 自然科学 论文
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