An Introduction to Genetic Algorithms

An Introduction to Genetic Algorithms pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:MIT Press
作者:Melanie Mitchell
出品人:
页数:221
译者:
出版时间:1998-2-6
价格:USD 45.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780262631853
丛书系列:
图书标签:
  • 算法
  • 人工智能
  • 计算机
  • 计算
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  • Genetic Algorithms
  • Introduction
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  • Artificial Intelligence
  • Algorithm
  • Design
  • Optimization
  • Evolutionary Computation
  • Machine Learning
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具体描述

Genetic algorithms have been used in science and engineering as adaptive algorithms for solving practical problems and as computational models of natural evolutionary systems. This brief, accessible introduction describes some of the most interesting research in the field and also enables readers to implement and experiment with genetic algorithms on their own. It focuses in depth on a small set of important and interesting topics--particularly in machine learning, scientific modeling, and artificial life--and reviews a broad span of research, including the work of Mitchell and her colleagues. The descriptions of applications and modeling projects stretch beyond the strict boundaries of computer science to include dynamical systems theory, game theory, molecular biology, ecology, evolutionary biology, and population genetics.

《基因算法入门:探索计算智能的强大力量》 这本书并非直接介绍《An Introduction to Genetic Algorithms》这本书本身,而是深入探究了基因算法这一引人入胜的计算智能领域。我们旨在为读者构建一个坚实的理论基础,并展示其在解决复杂问题中的广泛应用。 核心理念与原理 基因算法(Genetic Algorithms, GAs)是一种受自然选择和遗传学启发的仿生优化技术。本书将从最基础的概念出发,详细阐述其核心组成部分: 染色体(Chromosome)与个体(Individual): 如何用数学模型(通常是二进制、实数、排列等编码方式)来表示问题的潜在解。我们将探讨不同编码方式的优缺点及其适用场景。 种群(Population): 算法如何维护一组候选解,以及种群规模对算法性能的影响。 适应度函数(Fitness Function): 这是基因算法的关键。我们将深入剖析如何设计一个有效的适应度函数来评估每个个体解的“优劣”,使其能够真实反映问题的目标。 选择(Selection): 模拟自然界“适者生存”的原理,介绍轮盘赌选择、锦标赛选择、排序选择等多种选择机制,以及它们如何影响种群的进化方向。 交叉(Crossover): 模拟生物体的基因重组过程,探讨单点交叉、多点交叉、均匀交叉等操作,以及它们如何在父代个体之间传递优良基因。 变异(Mutation): 模拟基因突变,介绍位翻转、交换变异、插入变异等操作,以及它们如何引入新的基因组合,防止算法陷入局部最优。 本书将不仅仅罗列这些操作,更会深入分析它们背后的数学原理和算法逻辑,使读者能够理解为何这些操作能够驱动种群朝着更好的解集演化。 算法流程与实现 在理解了基本原理之后,我们将带领读者一步步构建一个完整的基因算法框架: 1. 初始化: 如何生成初始种群,以及随机初始化与启发式初始化的区别。 2. 评估: 如何计算种群中所有个体的适应度。 3. 选择: 如何根据适应度选择出将要参与繁殖的个体。 4. 交叉与变异: 如何对选中的个体进行遗传操作,生成新的后代。 5. 替换: 如何用新生成的后代替换旧的个体,形成新的种群。 6. 终止条件: 确定算法何时停止,例如达到最大迭代次数、适应度收敛或找到满足要求的解。 我们将提供不同层次的实现指导,从伪代码到简化的Python示例,帮助读者将理论知识转化为实际代码。同时,也会讨论在实际应用中可能遇到的工程问题,例如并行化、参数调优等。 高级主题与扩展 为了更全面地展现基因算法的魅力,本书还将触及一些更高级的主题: 多目标优化: 现实世界中的许多问题往往包含多个相互冲突的目标,我们将介绍多目标基因算法(Multi-objective Genetic Algorithms, MOGAs),如NSGA-II等,以及如何在这种情况下找到帕累托最优解集。 约束处理: 许多优化问题存在各种约束条件。我们将探讨如何将约束条件融入适应度函数或通过专门的机制来处理。 与其他算法的结合: 基因算法并非孤立存在,本书将探讨如何将其与局部搜索算法(如爬山法)、模拟退火算法等结合,形成混合算法,以期获得更好的性能。 进化策略(Evolution Strategies, ES)和遗传编程(Genetic Programming, GP): 将基因算法的范畴延伸至相关的进化计算技术,简要介绍它们的原理和应用。 应用领域探索 基因算法的强大之处在于其通用性,能够应用于各种复杂且难以解析求解的问题。本书将通过详实的案例研究,展示基因算法在以下领域的成功应用: 优化问题: 旅程规划(旅行商问题)、调度问题(生产调度、任务调度)、资源分配、工程设计优化(结构优化、天线设计)、参数寻优(机器学习模型参数)。 机器学习: 特征选择、神经网络结构搜索、模型参数优化、规则发现。 工程与科学: 机器人路径规划、图像处理(图像分割、目标检测)、生物信息学(基因序列比对、蛋白质折叠)、金融建模(投资组合优化)。 艺术与设计: 程序化内容生成、音乐创作、图形设计。 我们将深入剖析每个案例,解释问题如何被建模为基因算法可以解决的形式,如何设计适应度函数,以及最终获得的解决方案。 本书特色 由浅入深: 从最基础的概念讲起,逐步深入到高级主题,适合初学者入门,也为有一定基础的读者提供深化理解。 理论与实践结合: 详细阐述算法原理,并辅以丰富的案例和代码示例,帮助读者将理论知识转化为实践能力。 清晰的逻辑结构: 章节安排合理,脉络清晰,便于读者系统学习。 强调理解而非死记硬背: 注重解释“为何”如此设计,鼓励读者独立思考和创新。 《基因算法入门:探索计算智能的强大力量》将不仅仅是一本关于算法的书籍,更是一次关于如何用计算思维解决复杂世界的旅程。它将赋能读者掌握一种强大的工具,去发现那些隐藏在数据中的模式,去优化那些看似无解的难题,去创造那些可能超越人类想象的解决方案。通过学习本书,您将能够理解并驾驭计算智能的这股强大力量。

作者简介

目录信息

读后感

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What is "most interesting" is, of course, very subjective; the choice of topics reflects my own interests, which lean toward machine learning, scientific modeling, and "artificial life" more than toward optimization and engineering. GAs have been widely exp...  

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What is "most interesting" is, of course, very subjective; the choice of topics reflects my own interests, which lean toward machine learning, scientific modeling, and "artificial life" more than toward optimization and engineering. GAs have been widely exp...  

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老米似乎特别擅长写这种入门书,这本书和他的机器学习一样出色。书最后的一系列问题更是说明了他的书总是有他自己的想法,总是带着那么一点好奇心。书里没有太多严肃的公式定理,也许他是不懈于写上那些工具书似的东西。 我所知道,有这样写作风格的人还有一个,那就是GA算法之...

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What is "most interesting" is, of course, very subjective; the choice of topics reflects my own interests, which lean toward machine learning, scientific modeling, and "artificial life" more than toward optimization and engineering. GAs have been widely exp...  

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What is "most interesting" is, of course, very subjective; the choice of topics reflects my own interests, which lean toward machine learning, scientific modeling, and "artificial life" more than toward optimization and engineering. GAs have been widely exp...  

用户评价

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《An Introduction to Genetic Algorithms》这本书在理论深度方面给我留下了深刻的印象,尤其是它对遗传算法底层数学原理的探讨。书中并没有回避那些可能让初学者感到晦涩的数学公式和证明,而是以一种严谨而又易于理解的方式呈现出来。例如,在解释收敛性证明时,作者会先建立起直观的理解,再逐步引入数学工具,而不是直接抛出复杂的定理。这种处理方式,对于那些希望深入理解算法“为什么”有效,而不仅仅是“如何”使用的读者来说,无疑是一大福音。我特别注意到,书中对于各种算子(选择、交叉、变异)的数学性质进行了深入分析,例如熵的视角、信息论的解释等,这些都让我对遗传算法的内在机制有了更深层次的认识。这不仅仅是学习一个算法,更是在理解一种计算范式,一种模拟自然进化的智能方法。

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对于《An Introduction to Genetic Algorithms》这本书,我不得不说,其内容编排的逻辑性简直堪称典范。从最基础的概念引入,到核心算法的详细阐述,再到实际应用的案例分析,整个学习路径循序渐进,毫不突兀。书中对于每个重要概念的解释都力求详尽,并通过图表和类比来帮助读者理解抽象的理论。例如,在讲解选择机制时,作者没有停留在理论描述,而是生动地描绘了“适者生存”的自然法则如何转化为算法中的概率模型,让我这个初学者也能茅塞顿开。接着,关于交叉和变异的操作,书中更是细致入微地分析了它们在算法中的作用,以及不同参数设置可能带来的影响,这种细致程度在许多同类书籍中都难得一见。此外,书中还穿插了一些小型的伪代码示例,虽然没有直接给出完整的实现,但足以让我对算法的实际运作有一个清晰的轮廓。这种循序渐进、层层递进的讲解方式,极大地降低了学习门槛,让原本可能令人望而生畏的复杂算法变得触手可及。

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这本《An Introduction to Genetic Algorithms》的封面设计确实给我留下了深刻的第一印象。书的整体风格偏向于经典学术书籍,没有太多花哨的装饰,而是选择了素雅的配色和清晰的字体。封面中央印着书名,字体饱满有力,仿佛在诉说着其内容的严谨与深度。旁边辅以一些抽象的、象征性的图形,或许是为了暗示算法的迭代与演化过程,又或者代表着生物基因的排列组合。我个人很喜欢这种低调但富有内涵的设计,它让我感受到这本书是为认真学习的读者准备的,而非追求一时的视觉冲击。翻开书页,纸张的质感也相当不错,厚实且略带磨砂感,翻阅起来手感舒适,即便是长时间阅读也不会感到疲劳。装帧也很牢固,散发着一股淡淡的书香,这是许多电子书无法给予的独特体验。总而言之,这本书的外在包装就足以吸引我,让我对即将展开的阅读之旅充满期待,它传递出的信息是:这是一本值得深入研究的、有分量的学术著作。

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我最欣赏《An Introduction to Genetic Algorithms》一书的一点是它极其务实的写作风格。它不仅仅是在“纸上谈兵”,而是非常注重理论与实践的结合。书中提供了大量的真实世界案例,涵盖了诸如优化问题、机器学习、甚至是一些工程设计领域的应用。这些案例的引入,让我深刻理解到遗传算法并非是脱离实际的数学游戏,而是一种强大而灵活的解决工具。作者在分析这些案例时,并没有简单地罗列结果,而是详细讲解了如何将遗传算法的思想映射到具体问题中,如何设计适应度函数,如何选择合适的编码方式,以及如何调优参数以获得最佳性能。这种“手把手”的教学方式,对于希望将遗传算法应用到实际工作中的读者来说,价值非凡。它提供了一个清晰的框架和一套行之有效的方法论,让我能够根据自己的实际需求,构建和应用属于自己的遗传算法模型。

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总的来说,《An Introduction to Genetic Algorithms》这本书给我的感觉是,它非常具有前瞻性。虽然书名是“入门”,但它并没有止步于基础知识的讲解,而是积极地探讨了遗传算法在当前及未来可能的发展方向。书中对一些高级的主题,如混合算法、并行遗传算法以及与其他智能算法的结合等,都进行了简要但有深度的介绍,这让我感受到了这个领域的活力和广阔前景。作者在分析这些前沿话题时,并没有仅仅停留在概念层面,而是引用了一些最新的研究成果和潜在的应用场景,这激发了我进一步探索的兴趣。这本书就像一座灯塔,不仅指引我走进了遗传算法的殿堂,更点亮了我通往更广阔研究领域的道路。它让我意识到,遗传算法不仅仅是一种固定的技术,而是一个不断演进、充满无限可能的领域。

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no sourcecode is presented. if done, it will be a nice book.

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