Genetic algorithms have been successfully applied to various optimization problems belonging to NP-hard problems. The sequential ordering problems(SOP) and the job shop scheduling problems(JSP) are well-known NP-hard problems with strong influence on industrial applications. Both problems share some common properties in that they have some imposed precedence constraints. When genetic algorithms are applied to this kind of problems, it is desirable for genetic operators to be designed to produce chromosomes satisfying the imposed precedence constraints. Several genetic operators applicable to such problems have been proposed. We call such genetic operators precedence-preserving genetic operators. This paper presents three existing precedence-preserving genetic operators: Precedence -Preserving Crossover(PPX), Precedence-preserving Order-based Crossover (POX), and Maximum Partial Order! Arbitrary Insertion (MPO/AI). In addition, it proposes two new operators named Precedence-Preserving Edge Recombination (PPER) and Multiple Selection Precedence-preserving Order-based Crossover (MSPOX) applicable to such problems. It compares the performance of these genetic operators for SOP and JSP in the perspective of their solution quality and execution time.
This paper considers the genetic algorithms(GAs) for the mixed model assembly line sequencing(MMALS) in which the objective is to minimize the overall line length. To apply the GAs to the MMALS, the representation, selection, genetic sequencing operators, and genetic parameters are studied. Especially, the existing sequencing binary operators such as partially map crossover(PMX), cycle crossover(CX), and order crossover (OX) are modified to be suitable for the MMALS, and a new sequencing binary operator called immediate successor relationship crossover (ISR) is introduced. These binary operators mentioned above and/or unary operators such as swap, insertion, inversion, displacement, and splice are compared to find operators which work well in the MMALS. Experimental results indicate that 1) among the binary operators ISR operator is the best, followed by the modified OX, and the modified PMX, with the modified CX being the worst, 2) among the unary operators inversion operator is the best, followed by displacement, swap, and insertion, with splice being the worst, and 3) in general, the unary operators perform better than the binary operators for the MMALS.
이 논문에서 우리는 유전알고리즘의 적응적 연산자에 대한 수행도를 비교한다. 이러한 적응적 연산자를 위해서, 유전알고리즘의 교차변이와 돌연변이 연산자가 고려되어 지며, 이 논문에서 개발된 하나의 퍼지로직 제어기와 기존연구에서 사용된 두개의 휴리스틱 기법이 제시되어진다. 이러한 퍼지로직 제어기와 두개의 기존 휴리스틱 기법들은 유전 탐색과정 동안에 그 연산자의 비율들을 적응적으로 조절한다. 이 논문에서 제시된 모든 알고리즘들은 수치예제에서 분석되어 지며, 결론적으로 이들 알고리즘 중에서 최적의 알고리즘이 추천된다.
본 연구에서는 인공지능(Artificial Intelligence)방법 중의 하나인 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm)을 도로선형최적화 모형개발의 탐색엔진으로 활용하기 위한 핵심도구인 유전자 연산자(Genetic Operator)의 개발과 적용과정을 통해 그 특징과 유용성을 제시하였다. 균일돌연변이 연산자, 직선돌연변이 연산자. 비균일 돌연변이 연산자, 전체 비균일 돌연변이 연산자 등 4개의 돌연변이 연산자가 탐색영역(Search space)의 가능한 모든 부분을 탐험(Exploration)하기 위해 적용되었으며, 단순교차 연산자, 두 개의 점을 이용한 교차 연산자, 산술교차 연산자, 학습교차 연산자 등 4개의 교차 연산자가 노선대안의 우수한 유전형질을 다음세대에 효과적으로 전달(Exploitation)하기 위해 시험되었다. 사례연구와 민감도 분석과정을 통해 유전자 알고리즘 및 개발 적용된 8개 유전자 연산자의 도로선형최적화과정 도입이 우수한 노선대안을 빠르고 효과적으로 탐색함을 알 수 있었으며, 돌연변이 연산자와 교차 연산자의 효과적 조합이 상호보완기능을 통해 탐색능력의 향상에 큰 영향을 끼치는 것으로 파악되었다. 또한, 개발 적용된 연산자 이외에도 새로운 연산자의 개발 가능성이 무한하며, 이는 도로선형최적화에 유전자 알고리즘의 적용이 타당함을 반증함도 주목할 만하다.
In this paper, we suggest GP operators based on tree structure considering tree distributions in structure space and structural difficulties. The main idea of the proposed genetic operators is to place generated offspring into the specific region which nodes and depths are balanced and most of solutions exist. To enable that, the proposed operators are designed to utilize region information where parents belong and node/depth rates of selected subtree. To demonstrate the effectiveness of our proposed approach, experiments of binomial-3 regression, multiplexer and even parity problem are executed. The experiments results show that the proposed operators based on tree structure is superior to the results of standard GP for all three test problems in both success rate and number of evaluations.
Soak Sang Moon;Yang Yeon Mo;Lee Hong Girl;Ahn Byung Ha
한국항해항만학회지
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제29권2호
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pp.141-146
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2005
For a long time, genetic algorithms have been recognized as a new method to solve difficult and complex problems and the performance of genetic algorithms depends on genetic operators, especially crossover operator. Various problems like the traveling salesman problem, the transportation problem or the job shop problem, in logistics engineering can be modeled as a sequencing problem This paper proposes modified genetic crossover operators to be used at various sequencing problems and uses the traveling salesman problem to be applied to a real world problem like the delivery problem and the vehicle routing problem as a benchmark problem Because the proposed operators use parental information as well as network information, they could show better efficiency in performance and computation time than conventional operators.
In this paper, we suggest tree-structure-aware GP (Genetic Programming) operators that heed tree distributions in structure space and their possible structural difficulties. The main idea of the proposed GP operators is to place the generated offspring of crossover and/or mutation in a specified region of tree structure space insofar as possible by biasing the tree structures of the altered subtrees, taking into account the observation that most solutions are found in that region. To demonstrate the effectiveness of the proposed approach, experiments on the binomial-3 regression, multiplexor and even parity problems are performed. The results show that the results using the proposed tree-structure-aware operators are superior to the results of standard GP for all three test problems in both success rate and number of evaluations.
This study proposes a genetic algorithm using Pr(equation omitted)fer number for the traveling salesman problem(PNGATSP). Nearest neighbor nodes are mixed with randomly selected nodes at the stage of generating initial solutions. Proposed PNGATSP adopts a few ideas which are different from traditional genetic algorithms. For instance, an exponential fitness function and elitism are used and Pr(equation omitted)fer number is used for encoding TSP. Genetic operators are selected by experiments, which make a good solution among four combinations of conventional genetic operators and new genetic operators. For respective combinations, robust set of parameters is determined by the experimental designing approach. The feature of Pr(equation omitted)fer number code for TSP and the search power of GA using Pr(equation omitted)fer number is analysed. The best is a combination of OX(order crossover) and swap, which is superior to the other experimented combinations of genetic operators by 1.0%∼12.8% deviation.
Multimodal optimization is one of the most interesting topics in evolutionary computational discipline. Simple genetic algorithm, a basic and good-performance genetic algorithm, shows bad performance on multimodal problems, taking long generation time to obtain the optimum, converging on the local extrema in early generation. In this paper, we propose a new genetic algorithm with two new genetic mutational operators, i.e. global and local mutation operators, and no genetic crossover. The proposed algorithm is similar to Simple GA and the two genetic operators are as simple as the conventional mutation. They just mutate the genes from left or right end of a chromosome till the randomly selected gene is replaced. In fact, two operators are identical with each other except for the direction where they are applied. Their roles of shaking the population (global searching) and fine tuning (local searching) make the diversity of the individuals being maintained through the entire generation. The proposed algorithm is, therefore, robust and powerful.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제11권3호
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pp.135-142
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2011
Unlike using the sequence-based representation for a chromosome in previous genetic algorithms for Bayesian structure learning, we proposed a matrix representation-based genetic algorithm. Since a good chromosome representation helps us to develop efficient genetic operators that maintain a functional link between parents and their offspring, we represent a chromosome as a matrix that is a general and intuitive data structure for a directed acyclic graph(DAG), Bayesian network structure. This matrix-based genetic algorithm enables us to develop genetic operators more efficient for structuring Bayesian network: a probability matrix and a transpose-based mutation operator to inherit a structure with the correct edge direction and enhance the diversity of the offspring. To show the outstanding performance of the proposed method, we analyzed the performance between two well-known genetic algorithms and the proposed method using two Bayesian network scoring measures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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