遗传算法的目标函数、适应度函数及其工具箱简介.pdf

简介：
本文档探讨了遗传算法中目标函数与适应度函数的概念及作用，并简要介绍了相关软件工具箱的应用方法。适合研究者和工程师参考学习。 目标函数与适应度函数的简单对比： 目标函数是指希望优化的结果，例如求解一个数学问题中的最大值或最小值。而适应度函数则是用于计算个体在特定环境下的适配程度。 适应度是非负数，并且数值越大表示该个体越优秀；相反地，目标函数可以为正也可以是负的，两者之间的关系多种多样：当寻求最小时，目标函数取到最小值时对应的适应度就越高；反之，在追求最大化的场景下，则是目标值越大则对应着更高的适配程度。简而言之，虽然二者都涉及评价标准的设计问题，但它们在具体应用和定义上有所区别。 两者之间的关系在于：为了获得更好的搜索性能，可以通过对目标函数进行一些调整（如取反、拉伸等操作）来构造适应度函数；而这些变换方式并非固定不变的。 二、关于适应度函数 该概念主要与问题的具体需求有关联，即在粒子群优化算法中可以将每一个粒子视作潜在解的一部分，并通过特定规则评估其质量（也就是所谓的“适配值”）。简而言之，这种机制用于判断各个候选方案的好坏程度；通常情况下，评价指标越高表示解决方案越理想。 适应度不仅衡量个体的质量还决定了它们在进化过程中的生存几率。一般说来，在遗传算法框架内要求所有可行解对应的适应度函数输出都必须是非负实数（即大于等于零）。然而现实中很多问题往往追求最小化成本而不是最大化收益，因此需要将目标从寻求最低值转换成寻找最高点的形式以满足非负面的要求。 综上所述，适应度函数在优化算法中扮演着关键角色，它通过量化个体性能来指导后续的选择和进化步骤。