Лабораторная работа № 4. Изучение операторов селекции и отбора (2 часа)

1. Цель работы

Ознакомиться с основными принципами и операторами селекции и отбора в ГА.

2. Порядок выполнения лабораторной работы

2.1. Изучить теоретическое введение.

2.2. Последовательно выполнить все задания к лабораторной работе.

2.3. Проверить правильность выполнения заданий не менее, чем на пяти примерах.

2.4. Оформить отчет по лабораторной работе.

2.5. Ответить на контрольные вопросы.

3. Задания к лабораторной работе

3.1. Написать программу, реализующую различные виды селекции. Продемонстрировать и объяснить работу программы на примерах.

3.2. Написать программу, реализующую различные виды отбора. Продемонстрировать и объяснить работу программы на примерах.

3.3. На основе полученных знаний предложить новые модификации операторов селекции и отбора. Написать программу, реализующую разработанные схемы. Продемонстрировать работу программы на примерах.

4. Содержание отчета по лабораторной работе

4.1. Название и цель работы.

4.2. Задания.

4.3. Примеры решений.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение селекции.

2. Перечислите основные виды селекции. Приведите примеры реализации основных видов селекции.

3. Поясните сущность отбора и его в реализации ГА.

4. Перечислите основные виды отбора, их сущность, особенности и достоинства.

5. Опишите различные схемы отбора, реализуемые при решении оптимизационных задач, и приведите примеры.

6. Опишите эволюционный процесс как процесс развития популяции.

7. Объясните значение терминов: лидер популяции, аутсайдер популяции.

Лабораторная работа № 5. Построение простого генетического алгоритма (4 часа)

1. Цель работы

Ознакомиться с различными схемами выполнения простого генетического алгоритма. Изучить применение фундаментальной теоремы генетических алгоритмов.

2. Порядок выполнения лабораторной работы

2.1. Изучить теоретическое введение.

2.2. Последовательно выполнить все задания к лабораторной работе.

2.3. Проверить правильность выполнения заданий не менее, чем на пяти примерах.

2.4. Оформить отчет по лабораторной работе.

2.5. Ответить на контрольные вопросы.

3. Задания к лабораторной работе

3.1. Выполнить одно из заданий к лабораторной работе и построить на основе описаний ГА Холланда, Голдберга и Девиса ПГА вычисления min (max) функции:

а) min функции f(x) = 5x³ – 4 на интервале [1, 2, 3, 4, 5];

б) max функции f(x) = 2x⁴ + 12 на интервале [0, 1, 2, 3, 4];

в) max функции f(x) = 3x³ - 2x + 5 на интервале [1 - 10];

г) min функции f(x) = 5x² + 2x - 10 на интервале [5 - 15];

д) min f(x) = x³ +2 x² на интервале [5, 6, 7, 8, 9];

е) min f(x) = x² - 5x + 6 на интервале [3, 4, 5, 6, 7];

ж) max f(x) = x² + 20x - 34 на интервале [8 - 12];

з) max f(x) = x² + 0.1x - 23 на интервале [9 - 14].

Размер начальной популяции - 10, формирование начальной популяции - по выбору пользователя, вероятность кроссинговера - 70%, вероятность мутации - 20%, число генераций - не менее 10.

3.2. Написать программу, реализующую различные схемы ПГА с возможностью задания пользователем размера популяции, числа генераций и вероятностей ОК, ОМ и ОИ.

3.3. Сравнить результаты работы ПГА по Голдбергу, Холланду и Девису.

4. Содержание отчета по лабораторной работе

4.1. Название и цель работы.

4.2. Задание.

4.3. Структурная схема алгоритмов.