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遗传编程方法在符号回归求解中的应用:Genetic-Programming视角

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简介:
本文从Genetic Programming的角度探讨了遗传编程技术在解决符号回归问题上的应用,分析其有效性和适用范围。 基因编程基于方法的求解器。 描述每个数学表达式都可以用语法树的形式表示: 实际上,值得记住的是,存在无数种不同的语法树,它们对应于语义等价的表达式。 例如: 在实践中,最通用的问题之一是原始函数的重建,在某些特定点具有有关其值的信息。 可以应用遗传算法来解决给定的问题: 在遗传算法方面 - 每个语法树都可以被视为一个“染色体”(一个实体,可以通过与其他“染色体”交叉来变异和改变)。 需要定义适应度函数:该函数将计算每个公式(由语法树编码)的好坏程度 —— 可以表示现有数据(例如使用均方误差值)。 在交叉期间 - 语法树通过替换其子树来修改,其中一些子树来自其他语法树。 下图解释了对语法树的“交叉”操作的实现: 目前实现了以下“变异”操作: - 语法树的某个节点被另一个节点替代。

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客服
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  • Genetic-Programming
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    本文从Genetic Programming的角度探讨了遗传编程技术在解决符号回归问题上的应用,分析其有效性和适用范围。 基因编程基于方法的求解器。 描述每个数学表达式都可以用语法树的形式表示: 实际上,值得记住的是,存在无数种不同的语法树,它们对应于语义等价的表达式。 例如: 在实践中,最通用的问题之一是原始函数的重建,在某些特定点具有有关其值的信息。 可以应用遗传算法来解决给定的问题: 在遗传算法方面 - 每个语法树都可以被视为一个“染色体”(一个实体,可以通过与其他“染色体”交叉来变异和改变)。 需要定义适应度函数:该函数将计算每个公式(由语法树编码)的好坏程度 —— 可以表示现有数据(例如使用均方误差值)。 在交叉期间 - 语法树通过替换其子树来修改,其中一些子树来自其他语法树。 下图解释了对语法树的“交叉”操作的实现: 目前实现了以下“变异”操作: - 语法树的某个节点被另一个节点替代。
  • Python-源码
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    本项目展示了如何使用Python进行遗传编程以解决符号回归问题,并提供了相关源代码。通过遗传算法自动推导数学表达式,适用于数据分析与建模领域。 用于符号回归的遗传程序设计 作者:佩德罗·拉莫斯(Pedro Ramos) 该程序是米纳斯吉拉斯州联邦大学(UFMG)自然计算模块课程的一部分。如果您需要更多详细信息,请通过电子邮件联系作者。 由于完成此任务的时间有限(大约10天),因此代码尚不完整,未来有待改进。鉴于当时还有其他大量课程需要处理,目前就先这样了。请随时查看并根据需求进行修改。 程序运作:您将获得一个数据集,即包含一组坐标的txt文件。该程序使用遗传编程概念来寻找最适合这组坐标的数据函数。 运行方式: - 需要Python 2.7或更高版本。 - 主模块是gp_main.py - 运行命令为 $ python gp_main.py 更改输入数据集时,可相应调整设置以适应新需求。
  • 源码:Genetic Algorithm for Symbolic Regression
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    本项目提供了一种基于遗传算法进行符号回归的Python实现源代码。通过模拟自然选择过程优化数学表达式,适用于探索复杂数据集间的关系和模式。 遗传算法可以用于解决符号回归问题。这种方法通过模拟自然选择和基因进化的过程来寻找最优解。在符号回归的应用中,遗传算法能够有效地搜索复杂的函数空间,以找到最能解释数据的数学表达式或模型结构。 该方法通常包括以下步骤: 1. 初始化:随机生成初始种群。 2. 评估适应度:根据目标问题定义的标准对每个个体进行评价。 3. 自然选择与交叉:基于适应度值选取高适应性的个体,并通过遗传操作(如交叉和变异)产生新的后代。 4. 变异:引入少量的随机变化以保持种群多样性,防止过早收敛到局部最优解。 经过多代迭代后,算法会逐渐逼近全局最优或接近全局最优的解决方案。这种方法特别适用于那些难以用传统方法求解的问题领域,在机器学习、优化理论及工程设计等方面有着广泛的应用前景。
  • PyGP: Python进行
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    PyGP是一款基于Python开发的工具,利用遗传编程技术实现符号回归。它能够自动推导出描述数据间关系的最佳数学表达式。 PyGP是一个专为Python 3设计的基因编程库,主要用于符号回归应用程序,并基于Poli, Langdon和McPhee所著《基因编程领域指南》中的原理。它提供了实现基本遗传程序所需的类和函数,以及用于演示遗传程序运行的模块,还有一个命令行接口(CLI)模块支持通过命令行进行符号回归。 #### 库内容 PyGP库包含四个用户可使用的模块: - `pygp` 主模块:提供简单基因编程所需的所有类和函数。 - 原语模块:包含预设原语集,用于构建程序中的基本操作符和功能元素。 - major_elements 模块:包括种群初始化、进化循环等重要组件的实现方法。 - 工具模块:提供了处理数据所需的顶层工具。 此外,在`demo`目录下有一个演示模块,通过详细的注释来展示基因编程的基本运行过程。
  • 现场指南:A Field Guide to Genetic Programming
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    《遗传编程现场指南》是一本详细介绍遗传编程原理与实践的书籍,为读者提供了丰富的案例和技巧。 基因编程(GP)是一种系统化的、与特定领域无关的方法,旨在使计算机能够从高级说明出发自动解决问题。
  • TSP Genetic: 使旅行商问题
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    TSP Genetic项目运用遗传算法高效解决旅行商问题,通过模拟自然选择与遗传机制,优化路线规划,寻求最短路径解决方案。 TSP基因介绍:该应用程序使用找到“求解路径”。截屏:概述:此实现的简要概述为 Java2D 和 Swing 用于绘图、控件和常规用户界面。采用遗传算法来进化解决方案群体,直到我们接近最优方案为止。三个主要组件包括 Viewer(绘制图形)、Logger(调试信息)以及 ControlPanel(控制仿真的按钮)。 控制/交互:主要有以下按钮: - 不断发展:将当前人口发展到未来的10代。 - 下一代:发展到下一代。 - 新仿真:使用随机的新解决方案群体创建空白仿真(在图形中显示)。 - 关于:介绍应用基本信息。 记录信息会在 Logger 窗口中向下滚动。参考:此项目基于一个出色的教程,该教程介绍了遗传算法的主要思想;选择、变异和交叉算子等概念。贡献:欢迎提出拉取请求/想法/建议。
  • 装箱问题
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    本研究探讨了利用遗传算法解决经典的装箱问题(CBP),通过模拟自然选择和遗传学机制来优化物品装载方案,提高空间利用率与解决方案效率。 关于使用遗传算法在MATLAB中求解装箱问题的方法希望对你有所帮助。
  • 自适(Adaptive Genetic Algorithm)
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    自适应遗传算法是一种优化计算技术,通过模拟自然选择和基因进化过程来解决复杂问题。该算法能动态调整参数以提高搜索效率与准确性。 自适应遗传算法包含多个改进的算法思想,包括Generic Algorithm。
  • 基因代码(genetic programming
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    基因编程代码是一种进化算法,模仿自然选择和遗传机制来解决计算机程序设计问题,广泛应用于机器学习、人工智能等领域。 有关遗传编程的程序代码。程序结构采用树编码。
  • 分析与设计
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    本研究探讨了递归方程在算法时间复杂度分析中的关键作用,并介绍了几种常用的求解方法及其在实际问题中的应用案例。 算法分析与设计中的递归方程求解被详细地进行了介绍和分析。