Genetische Algorithmen - BFH-TI Staff

Genetische Algorithmen 22. Mai 2013
Die Fitness-Funktion wird als Messwerkzeug für diese Aufgabe verwendet. In einem
Minimierungsproblem ist dann das fitteste Individuum das mit dem kleinsten numerischen Resultat
aus der Fitness-Funktion. Gerade umgekehrt ist es bei einem Maximierungsproblem.
Selektion
Selektion ist der Prozess zum Bestimmen der Häufigkeit, dass ein bestimmtes Individuum für die
Reproduktion gewählt wird und somit die Anzahl dessen Nachkommen bestimmt.
Der wesentliche Teil des Selektionsprozesses ist das stochastische wählen der Eltern einer Generation.
Es ist wichtig, dass die fitteren Individuen eine grössere Chance haben zu überleben als die
schwächeren. Das wiederspiegelt die Natur, in der im Normalfall die fitteren Individuen auch die
grössere Wahrscheinlichkeit zum Fortpflanzen haben. Aber auch die schwächeren Individuen müssen
eine Möglichkeit haben sich einzubringen. In der Natur hat sich gezeigt, dass auch diese für die Zukunft
wichtige Teile in ihrem genetischen Code mitbringen.
Roulette Wheel Selection Method
Eines der einfachsten Selektionsverfahren ist das roulette wheel selection-Verfahren, auch stockastic
sampling with replacement (SSR) genannt. Dabei handelt es sich um einen stochastischen Algorithmus
mit folgender Technik:
1. Das Individuum wird als ein fortlaufendes Segment einer Linie betrachtet. Die Länge des
Segments bildet dabei die Grösse der Fitness ab.
2. Eine zufällige Zahl wird innerhalb der Linie generiert und das Individuum, mit dem Segment
das den Wert abdeckt, wird selektiert.
3. Dieser Ablauf wird wiederholt bis die gewünschte Anzahl Eltern gewählt ist.
Diese Technik ist analog zu derer des Rouletterads. Jedes Stück des Rads ist proportional zur Grösse
der Fitness wie in der Abbildung 7 zu sehen ist.
Abbildung 7: Roulette Wheel Selection.
Die Implementation einer Rouletterad-Selektion ist ziemlich einfach. Begonnen wird mit einem Array,
welches alle Fitness-Werte von jedem Individuum an einer gegebenen Position durch seien Index
enthält. Zum Beispiel für einen kleinen Bestand von 9 Individuen:
Als nächstes wird die kumulierte Summe der Fitness-Werte berechnet.
Mathias Fuhrer 11