单亲遗传算法理论及应用

在对遗传算法进行深入系统的分析研究的基础上，针对传统遗传算法在求解组合优化问题和约束优化问题时存在的不足，提出了一种改进的遗传算法——单亲遗传算法。 单亲遗传算法取消了传统遗传算法的交叉算子，采取单亲繁殖方式。跟传统遗传算法相比，单亲遗传算法遗传操作简单，容易在遗传操作过程中处理约束条件，不要求初始群体具有多样性，不存在“早熟”收敛问题，计算效率高，在组合优化问题和约束优化问题中具有广阔的应用前景。 单亲遗传算法的编码方式主要有序号编码方式和实数编码方式。在求解组合优化问题时单亲遗传算法常采取序号编码方式；在求解复杂工程优化问题时单亲遗传算法常采取实数编码方式。单亲遗传算法的选择方式、运行过程、适应度计算、停机条件等与传统遗传算法的基本相同。 序号编码单亲遗传算法的遗传算子主要有基因重组算子和基因突变算子两大类，基因重组算子又可以分为基因换位算子、基因移位算子、基因倒位算子等。 单亲遗传算法的基因重组算子具有与传统遗传算法的交叉算子相同的遗传操作功能。单亲遗传算法具有与传统遗传算法相同的进化机制和类似的计算模式。含最优保持操作的单亲遗传算法是全局收敛的。单亲遗传算法具有与传统遗传算法类似的隐含并行性。单亲遗传算法的编码方式、群体规模、选择方式、遗传算子、运行过程等都对计算效率有着不同程度的影响。 分别针对旅行商问题、生产调度问题和模式聚类问题构造了单亲遗传算法，给出了算法的编码方式、遗传操作、运行过程、适应度计算等。通过仿真实例验证了单亲遗传算法求解旅行商问题、生产调度问题和模式聚类问题等组合优化问题的有效性。 对实数编码单亲遗传算法进行了初步的研究。实数编码单亲遗传算法需针对具体的约束优化问题构造专门的遗传算子，因此其遗传算子的通用性差。针对电力系统机组优化组合问题提出了一种实数编码单亲遗传算法。通过仿真实验验证了这种算法的有效性。