机器学习基础（四十六）—

遗传算法（Genetic Algorithms）也是受自然科学的启发。该类算法的运行过程是先随机生成一组解，称之为种群（population）。在优化过程中的每一步，算法会计算整个种群的成本函数，从而得到一个有关题解的有序列表。

其三个主要特性在于：

selection，crossover，mutation

在对题解进行排序之后，一个新的种群——我们称之为下一代——被创建出来了。首先，我们将当前种群中位于最顶端的题解加入其所在的新种群中。我们称这一过程为精英选拔（elitism）。新种群的余下部分是由修改最优解后形成的全新解所组成的。

有两种修改题解的方法。

（1）较为简单的一种称为变异（mutation），其通常的做法是对一个既有解进行微小的、简单的、随机的改变。
（2）另一种方法称为交叉（crossover）或配对（breeding）。这种方法是选取最优解中的两个解，然后将它们按照方式结合。

算法设计中可能涉及的参数主要有，

（1）popsize：种群大小
（2）mutprob：种群的新成员由变异而非交叉得来的概率
（3）elite：种群中被认为是最优解且被允许传递到下一代的比例
（4）maxiter：需要运行多少代

遗传算法的程序还是比较好写的，因为流程非常固定；

def geneticalgo(domains, costf, popsize=100, mutprob=.2, elite=.2, maxiter=100):def mutable(c):i = random.randint(0, len(domains)-1)if random.random() < 0.5 and c[i] > domains[i][0]:c[i] -= 1elif c[i] < domains[i][1]:c[i] += 1return cdef crossover(r1, r2):i = random.randint(1, len(domains)-2)return r1[:i] + r2[i:]pop = []for i in range(popsize):r = [random.randint(domains[i][0], domains[i][1]) for i range(len(domains))]pop.append(r)topelite = int(popsize*elite)for i in range(maxiter):scores = [(costf(r), r) for r in pop]scores.sort()randked = [v for c, v in scores]pop = ranked[:topelite]while (len(pop) < popsize):if random.random() < mutprob:r = random.randint(0, topelite-1)pop.append(mutable(pop[r]))else:c1 = random.randint(0, topelite-1)c2 = random.randint(0, topelite-1)pop.append(crossover(pop[c1], pop[c2]))print(scores[0][1])return scores[0][0]

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