进化计算简介和遗传算法的实现--AForge.NET框架的使用(六)
原文:进化计算简介和遗传算法的实现--AForge.NET框架的使用(六)
开学了,各种忙起来了…
上一篇介绍了AForge.NET在人工神经网络上的一点点使用,但是老觉不过瘾。matlab用着实在不习惯,就又琢磨了一下进化计算。
进化计算简介
进化计算算不上新的方法了,已经有大量研究人员作出了努力,这导致了大量的进化计算算法出现。他们不仅研究算法本身,还致力于扩大算法的应用范围。
众所周知,现实世界存在大量复杂问题,它们中一部分无法用常规方法在合理的时间内获得精确解,而另一部分甚至没有行之有效的解决方案。
最著名的例子就是TSP问题,该问题意在寻求单一旅行者由起点出发,通过所有给定的需求点之后,最后再回到原点的最小路径成本。
而进化计算可以应用于这些问题,因为大多数情况下这类问题允许我们在合理时间内给出较优解。
进化计算并不能保证找到特定问题的最佳解决方案,但是可以找到一个很好的解决办法,该方案可能是非常接近的最佳解决方案。
进化算法的分支和运用
进化计算是一些算法的统称,主要包括Genetic Algorithms (GA遗传算法), Genetic Programming (GP遗传规划) 和 Gene Expression Programming (GEP基因表达式编程)。
进化算法主要可以解决以下类别问题:
1.函数优化
2.符号回归
3.时间序列预测
4.旅行商问题
遗传算法简介
Genetic Algorithms(遗传算法)最早由John Holland基于进化观点在1960提出。从那时起相关研究不断进行。
大部分研究成果运用到很多领域,并取得了很好的效果。虽然遗传算法的历史悠久,但是目前还是不断有新的方法被提出,扩宽了运用领域。
遗传算法基于达尔文的“适者生存”理论和遗传学机理的生物进化过程。算法作用于每一代的基因,而每个基因都是问题的可能解。
一般遗传算法的运用有以下4个步骤:
1.随机选择个体,并进行交叉
2.变异
3.计算适应度
4.选择下一个世代的个体
算法的停止条件一般是指定的迭代数目完成或者得到一个可靠解。
交叉算法中最简单的单点交叉,即随机选择两个基因的一个点,交换两个基因的一部分。
基因1:0 0 0 1 1 0 1 基因2:1 0 0 1 0 0 0 结果 :0 0 0 1 0 0 0 |
还有一种不错的方式是两点交叉,随机选择两个基因的两个点,交换两个点之间的部分。
变异一般用单点变异
基因1:0 1 0 0 1 0 1 结果 :0 1 0 0 0 0 1 |
用Aforge.Net实现遗传算法
我觉得Aforge.Net的优越就在于不是提供特定的实现,而是重在提供一个可以扩展的框架,方便学习和研究。
我以函数最优化为例。函数我选用:x^0.5+sin(x/23)*30 范围从0到100
先用matlab估计一下最优值
建立适应度评价函数;
public class MyOwnFunction : OptimizationFunction1D
{
public MyOwnFunction()
: base(new AForge.Range(, ))
{
} public override double OptimizationFunction(double x)
{
return Math.Sqrt(x)+ Math.Sin(x/)*; }
}
遗传算法主要的类是Population类。它容纳了所有的染色体,提供了适应度评价方法、编码方式和选择方式。
MyOwnFunction f = new MyOwnFunction();
Population population = new Population(,new BinaryChromosome(),f,new EliteSelection());
这段代码的意思是适应度函数使用自定义的MyOwnFunction,编码使用二进制编码,长度为32,每个世代个体数目为40,选择方式为“精英取舍”。
这个名字很霸气,其实就是排个序,然后把不好的移除而已,代码如下;
public class EliteSelection : ISelectionMethod
{
/// <summary>
/// Initializes a new instance of the <see cref="EliteSelection"/> class.
/// </summary>
public EliteSelection( ) { } /// <summary>
/// Apply selection to the specified population.
/// </summary>
///
/// <param name="chromosomes">Population, which should be filtered.</param>
/// <param name="size">The amount of chromosomes to keep.</param>
///
/// <remarks>Filters specified population keeping only specified amount of best
/// chromosomes.</remarks>
///
public void ApplySelection( List<IChromosome> chromosomes, int size )
{
// sort chromosomes
chromosomes.Sort( ); // remove bad chromosomes
chromosomes.RemoveRange( size, chromosomes.Count - size );
}
}
一般情况可以使用赌轮盘的方式进行下一个世代的选择。完整代码:
Console.WriteLine("Start!");
MyOwnFunction f = new MyOwnFunction();
Population population = new Population(,
new BinaryChromosome(),f,new EliteSelection());
population.RunEpoch();
double goodX=f.Translate(population.BestChromosome);
Console.WriteLine("Best Chromosome === >{0}", goodX);
Console.WriteLine("Best Result === >{0}", f.OptimizationFunction(goodX));
Console.WriteLine("Over!");
Console.ReadLine();
效果:
基本符合,和matlab估算的值差了0.0002左右。
如果要输出最后世代的所有结果,可以使用
for (int i = ; i < population.Size; i++)
{
Console.WriteLine("chromosome{0} == >{1}", i, f.Evaluate(population[i]));
}
结果如下图:
写在最后:
1.个人觉得AForge.NET用着比matlab方便,因为它的整体架构比较统一,而不像matlab是由工具箱提供的,使用风格迥异。
2.AForge.Net的进化计算这块远远比神经网络部分完整,基本不需要自己实现什么。
3.AForge.Fuzzy中的隶属度函数的表示实现不够丰富,只实现了中间型的两种,我扩写了其他种类的,等整理好了就发出来。
进化计算简介和遗传算法的实现--AForge.NET框架的使用(六)的更多相关文章
- 人工神经网络简介和单层网络实现AND运算--AForge.NET框架的使用(五)
原文:人工神经网络简介和单层网络实现AND运算--AForge.NET框架的使用(五) 前面4篇文章说的是模糊系统,它不同于传统的值逻辑,理论基础是模糊数学,所以有些朋友看着有点迷糊,如果有兴趣建议参 ...
- 模糊集合和隶属度函数--AForge.NET框架的使用(一)
原文:模糊集合和隶属度函数--AForge.NET框架的使用(一) 什么是AForge.NET? AForge.NET是一个为开发人员和研究人员开发的框架,它可以用于计算机视觉,遗传算法,图像处理,神 ...
- 模糊系统架构和简单实现--AForge.NET框架的使用(四)
原文:模糊系统架构和简单实现--AForge.NET框架的使用(四) 先说一下,为什么题目是简单实现,因为我实在没有弄出好的例子. 我原来用AForge.net做的项目中的模糊系统融入了神经网络和向量 ...
- 子句判断、启动强度和去模糊化--AForge.NET框架的使用(三)
原文:子句判断.启动强度和去模糊化--AForge.NET框架的使用(三) 使用AForge.NET进行模糊运算 上一篇说来一些模糊运算的数学问题,用AForge.NET做相关运算就很简单了. 1.联 ...
- 模糊语意变数、规则和模糊运算--AForge.NET框架的使用(二)
原文:模糊语意变数.规则和模糊运算--AForge.NET框架的使用(二) 语意变数(Linguistic Variable) 语意变数存储了数个语意量(标签),每个语意量包含一个识别名和模糊集合.在 ...
- 基于AForge.Net框架的扑克牌识别
原文:基于AForge.Net框架的扑克牌识别 © 版权所有 野比 2012 原文地址:点击查看 作者:Nazmi Altun Nazmi Altun著,野比 译 下载源代码 - 148.61 KB ...
- Dubbo简介---搭建一个最简单的Demo框架
Dubbo背景和简介 Dubbo开始于电商系统,因此在这里先从电商系统的演变讲起. 单一应用框架(ORM) 当网站流量很小时,只需一个应用,将所有功能如下单支付等都部署在一起,以减少部署节点和成本. ...
- GuavaCache简介(一)是轻量级的框架 少量数据,并且 过期时间相同 可以用 GuavaCache
还有一篇文章是讲解redis 如何删除过期数据的,参考:Redis的内存回收策略和内存上限(阿里) 划重点:在GuavaCache中,并不存在任何线程!它实现机制是在写操作时顺带做少量的维护工作(如清 ...
- 【DWR系列01】-DWR简介及入门例子
.literal { background-color: #f2f2f2; border: 1px solid #cccccc; padding: 1px 3px 0; white-space: no ...
随机推荐
- oracle-TNS是什么?
oracle 的 TNS 是什么的缩写?Transparent Network Substrate(透明网络底层,即无论底层的网络层用什么协议对于上层的应用层都是透明的,也即上层的应用层不用关心底层的 ...
- SWOT分析法
SWOT(Strengths Weakness Opportunity Threats)分析法,又称为态势分析法或优劣势分析法,用来确定企业自身的竞争优势(strength).竞争劣势(weaknes ...
- Android ProgressBar SeekBar
1.ProgressBar 进度条 当水平进度条完成后,隐藏该进度条,并显示一张图片 常用属性: 1. android:max 设置进度条的最大值 2. android:progress 用于指定进度 ...
- VSS Get Latest Version 没有提示recursive的对话框解决
今天按照VSS使用时,当“Get Latest version”时,不小心勾选了 “Only show this dialog when the Shift key is down”,因此当我再“Ge ...
- 全球最流行的66款App的共同规律
根据苹果AppStore.Google Play.App Annie.亚马逊 AppStore及Windows Phone 应用商店历年的公开数据统计,以下66个非游戏类应用正在全球范围内流行,持续时 ...
- Java基础知识强化91:DateFormat类之DateFormat实现日期和字符串的相互转换
1. DateFormat类概述: DateFormat 是日期/时间格式化子类的抽象类,它以与语言无关的方式格式化并解析日期或时间. 是抽象类,所以使用其子类SimpleDateFormat 2. ...
- Java基础知识强化20:面向对象和面向过程的思想对比
面向对象与面向过程的区别 1. 与面向对象编程思想相比较的,往往是面向过程的编程思想,其实在我来理解,两者并不冲突,原因是面向对象的编程也必须使用面向过程的思维来实现具体的功能,所以我认为,两者的区 ...
- Linux Kernel basics
Linux内核作用: The Linux kernel is the heart of the operating system. It is the layer between the user w ...
- MM32Flash读写操作(兼容STM32)
MM32Flash读写操作(兼容STM32) Flash基础描述 思维导图 编程实现读写操作 主函数结构 #include "delay.h" #include "sys ...
- 95秀-dialog 进度对话框 实用工具
工具Util public class DialogUtil { public static ProgressDialogView progressDialog; /** * ...