12、进化计算与遗传算法全解析

进化计算与遗传算法全解析

选择算子

在进化计算中，选择算子起着至关重要的作用。其核心思想在于，最适应的个体不应因变异操作而被扭曲，从而确保适应个体的优良特性得以保留。精英主义算子便是实现这一目标的一种方式，它会将一组最优个体复制到下一代，保证每一代的最大适应度值不会降低。而选择算子的作用就是挑选出这些精英个体。

选择技术主要分为两类：
- 显式适应度重映射 ：将每个个体的适应度值映射到一个新的范围，例如归一化到[0, 1]区间，然后使用映射后的值进行选择。
- 隐式适应度重映射 ：直接使用个体的实际适应度值进行选择。

经过研究对比发现，这两类选择方案在适当调整参数的情况下，表现效果相当，不存在绝对更优的方法。下面为大家详细介绍几种常用的选择算子：
1. 随机选择 ：完全不考虑适应度，随机选择个体。这意味着无论个体的适应度好坏，被选中的概率都是相等的。这种选择方式简单直接，但可能无法有效筛选出更优个体。
2. 比例选择 ：个体被选中的概率与适应度值成正比。具体来说，会创建一个与适应度成比例的概率分布，然后通过对该分布进行采样来选择个体。选择公式如下：
[ Prob(C_n) = \frac{F(C_n)}{\sum_{i = 1}^{N}F(C_i)} ]
其中，$Prob(C_n)$ 是个体 $C_n$ 被选中的概率，$F(C_n)$ 是个体 $C_n$ 的适应度。这种方式可能会导致某个个体在后代产生过程中占据主导地位，从而限制新种群的多样性。不过，可以通过限制单个个体产