Інтрони

Програми, побудовані за допомогою методів ГП, мають тенденцію до накопичення інтронів - непотрібних і непридатних частин коду.

Наприклад:

(AND (ORXX)),

(+ (-XX)),

(MOVE_LEFT MOVE_RIGHT),

(IF (2=1) . . . ),

A:=A.

Таких фрагментів в програмі виникає досить багато (їх кількість може досягати 60%), виявлення і видалення інтронів є проблемою в ГП. Розроблено спеціальні методи для їх усунення.

Загальний алгоритм генетичного програмування

Таким чином, для вирішення завдання за допомогою ГП необхідно виконати описані вище етапи:

1) Визначити термінальну множину;

2) Визначити функціональну множину;

3) Визначити фітнес-функцію;

4) Визначити значення параметрів, такі як кількість хромосом у популяції, максимальний розмір хромосоми, вірогідність ОК і ОМ, спосіб відбору, критерій закінчення еволюції (наприклад, максимальне число поколінь) і т. п.

Після цього можна розробляти безпосередньо сам еволюційний алгоритм, що реалізовує ГП для конкретного завдання.

Наприклад, рішення задачі на основі ГП можна представити наступною послідовністю дій:

1) установка параметрів еволюції;

2) ініціалізація початкової популяції;

3) t:=0;

4) оцінка хромосом, що входять в популяцію;

5) t:=t+1;

6) відбір хромосом;

7) створення нащадків вибраних пар хромосом - виконання ОК;

8) мутація нових хромосом;

9) розширення популяції новими породженими хромосомами;

10) скорочення розширеної популяції;

11) якщо критерій закінчення алгоритму виконано, то вибір кращої хромосоми в кінцевій популяції - результат роботи алгоритму. Інакше перехід на крок 4.

Порядок виконання лабораторної роботи

1. При домашній підготовці

• вивчити теоретичний матеріал;

• ознайомитися з типами структур для представлення програми;

• розглянути способи ініціалізації початкової популяції;

• розглянути способи виконання ОК і ОМ;

• виконати індивідуальне завдання на будь-якій мові високого рівня з необхідними коментарями і виводами.

2. Під час заняття

• продемонструвати результати виконання роботи;

• отримати допуск до захисту лабораторної роботи.

3. Захистити звіт з лабораторної роботи.

Завдання

1. Розробити еволюційний алгоритм, що реалізує ГП для знаходження заданої по варіанту функції (таб. 4.1).

- Структура для представлення програми – деревовидна.

- Термінальна множина: змінні х1, х2, х3, ..., хn, і константи відповідно до варіанта завдання.

- Функціональна множина: +, - *, /, abs(), sin(), cos(), exp(), ^.

- Фітнес-функція - міра близькості між реальними значеннями виходу інеобхідними.

Таблиця 4.1. Індивідуальні завдання.

№	функція	N	діапазон
1	f1(x)=sum(x(i)^2), i=1:n;	10	-5.12<=x(i)<=5.12.
2	f1a(x)=sum(i·x(i)^2), i=1:n;	9	-5.12<=x(i)<=5.12.
3	f1b(x)=sum(sum(x(j)^2), j=1:i), i=1:n;	8	-5.536<=x(i)<=65.536
4	f2(x)=sum(100·(x(i+1)-x(i)^2)^2+(1-x(i))^2), i=1:n-1;	7	-2.048<=x(i)<=2.048.
5	f6(x)=10·n+sum(x(i)^2-10·cos(2·pi·x(i))); i=1:n;	9	-5.12<=x(i)<=5.12.
6	f7(x)=sum(-x(i)·sin(sqrt(abs(x(i))))); i=1:n;	10	-500<=x(i)<=500.
7	f8(x)=sum(x(i)^2/4000)-prod(cos(x(i)/sqrt(i)))+1; i=1:n;	5	-600<=x(i)<= 600.
8	f9(x)=sum(abs(x(i))^(i+1)); i=1:n;	8	-1<=x(i)<=1.
9	f10(x)=-a·exp(-b·sqrt(1/n·sum(x(i)^2)))-exp(1/n·sum(cos(c·x(i))))+a+exp(1); a=20; b=0.2; c=2·pi; i=1:n;	4	-2.768<=x(i)<=32.768
10	f11(x)=-sum(c(i)·(exp(-1/pi·sum((x-A(i))^2))·cos(pi·sum((x-A(i))^2)))), i=1:m, m=5; A(i),C(i)<>0, m=5	4	0<=x(i)<=10.
11	f12(x)=-sum(sin(x(i))·(sin(i·x(i)^2/pi))^(2·m)), i=1:n, m=10;	5	0<=x(i)<=pi.
12	fBran(x1,x2)=a·(x2-b·x1^2+c·x1-d)^2+e·(1-f)·cos(x1)+e; a=1, b=5.1/(4·pi^2), c=5/pi, d=6, e=10, f=1/(8·pi);	2	-5<=x1<=10, 0<=x2<=15.
13	fEaso(x1,x2)=-cos(x1)·cos(x2)·exp(-((x1-pi)^2+(x2-pi)^2));	2	-100<=x(i)<=100, i=1:2.
14	fGold(x1,x2)=[1+(x1+x2+1)^2·(19-14·x1+3·x1^2-14·x2+6·x1·x2+3·x2^2)]·[30+(2·x1-3·x2)^2·(18-32·x1+12·x1^2+48·x2-36·x1·x2+27·x2^2)]	2	-2<=x(i)<=2, i=1:2.
15	fSixh(x1,x2)=(4-2.1·x1^2+x1^4/3)·x1^2+x1·x2+(-4+4·x2^2)·x2^2;	2	-3<=x1<=3, -2<=x2<=2.

2. Представити графічно знайдене рішення на кожній ітерації.

3. Порівняти знайдене рішення з представленим в у завданні.

Зміст звіту

1. Титульний аркуш.

2. Індивідуальне завдання за варіантом.

3. Короткі теоретичні відомості.

4. Програма і результати виконання індивідуального завдання з коментарями і виводами.

5. Письмова відповідь на контрольне запитання за варіантом (номер контрольного запитання відповідає номеру варіанта).