java - 逐渐增加变异概率

Question

我正在实现与遗传算法非常相似的东西。因此，你会经历一个种群的多代——在一代结束时，你会以“随机”、“突变”和“交叉”三种不同的方式创建一个新的种群。

目前概率是静态的，但我需要使其突变的概率逐渐增加。我很欣赏任何方向，因为我有点卡住了..

这就是我所拥有的:

int random = generator.nextInt(10);
if (random < 1)  
    randomlyCreate() 
else if (random > 1 && random < 9 )
    crossover(); 
else  
    mutate();

谢谢。

Answer 1

在 if 语句中，用变量替换硬编码数字，并在每一代开始时更新它们。

您的 if 语句有效地将 0 到 10 的区间划分为三个容器。调用 mutate()、crossover() 和 randomlyCreate() 的概率取决于每个 bin 的大小。您可以通过逐渐移动箱的边界来调整突变率。

在您的代码中，mutate() 被调用的时间为 20%(当 random = 9 或 1 时)，randomlyCreate() 被调用的时间为 10%时间(当 random = 0 时)，另外 70% 的时间调用 crossover()。

下面的代码在第 0 代以相同的比率开始，但突变率每代增加 1%。因此，第 1 代的突变率为 21%，第 2 代的突变率为 22%，依此类推。无论突变率如何，randomlyCreate() 的调用次数是 crossover() 的七分之一。

您可以通过更改 getMutationBoundary() 使突变率以二次、指数或您选择的任何形式增加。

我在下面的代码中使用了 float 。 double 也同样有效。

如果突变率是您最感兴趣的，那么移动突变箱使其最初位于 [0, 2]，然后从那里增加其上边界(2.1, 2.2, ETC)。然后您可以轻松读出突变率(21%、22% 等)。

void mainLoop() {
    // make lots of generations
    for (int generation = 0; generation < MAX_GEN; generation++) {
        float mutationBoundary = getMutationBoundary(generation);   
        float creationBoundary = getCreationBoundary(mutationBoundary);
        createNewGeneration(mutationBoundary, creationBoundary);
        // Do some stuff with this generation, e.g. measure fitness
    }
}

void createNewGeneration(float mutationBoundary, float creationBoundary) {
    // create each member of this generation
    for (int i = 0; i < MAX_POP; i++) {
        createNewMember(mutationBoundary, creationBoundary);
    }
}

void createNewMember(float mutationBoundary, float creationBoundary) {
    float random = 10 * generator.nextFloat();

    if (random > mutationBoundary) {
        mutate();
    }
    else {
        if (random < creationBoundary) {
            randomlyCreate();
        }
        else {
            crossover();
        }
    }
}

float getMutationBoundary(int generation) {
    // Mutation bin is is initially between [8, 10].
    // Lower bound slides down linearly, so it becomes [7.9, 10], [7.8, 10], etc.
    // Subtracting 0.1 each generation makes the bin grow in size.
    // Initially the bin is 10 - 8 = 2.0 units wide, then 10 - 7.9 = 2.1 units wide,
    // and so on. So the probability of mutation grows from 2 / 10 = 20%
    // to 2.1 / 10 = 21% and so on.
    float boundary = 8 - 0.1f * generation;

    if (boundary < 0) {
        boundary = 0;
    }
    return boundary;    
}

float getCreationBoundary(float creationBoundary) {
    return creationBoundary / 8; // fixed ratio
}