Evolutionäre Algorithmen: genetische Algorithmen, Strategien und Optimierungsverfahren, Beispielanwendungen
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Wiesbaden
Vieweg
2004
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GENETISCHE ALGORITHMEN STRATEGIEN UND OPTIMIERUNGSVERFAHREN
BEISPIELANWENDUNGEN IX INHALTSVERZEICHNIS VORWORT 1 EINLEITUNG 2
OPTIMIERUNGSPROBLEME 2.1 BEISPIELE . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 2.2 DER SUCHRAUM . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 DIE ZIELFUNKTION
............................ 2.4 DIE STRUKTUR DES SUCHRAUMS UND DER
ZIELFUNKTION . . . . . . . . . . 2.5 WAS IST OPTIMIERUNG?
......................... 3 OPTIMIERUNGSVERFAHREN 3.1 ANALYTISCHE LOESUNG
DES OPTIMIERUNGSPROBLEMS . . . . . . . . . . . . 3.2
GRADIENTENVERFAHREN ......................... 3.3 NEWTON-VERFA HREN . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 OPTIMIERUNG MIT
NEBENBEDINGUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 TABU-SUCHE . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6
GREEDY-HEURISTI KEN .......................... 3.7 HILLCLIMBING . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 SIMULATED
ANNEALING ......................... 3.9 T H RESHOL D ACCE PT I NG
......................... 3.10 SINTFLUT-ALGORITHMUS
......................... 3.11 AMEISENKOLONIEOPTIMIERUNG
..................... 3.12 GRUNDSAETZLICHE ELEMENTE VON
OPTIMIERUNGSSTRATEGIEN . . . . . . . . 4.1 BIOLOGISCHE EVOLUTION
......................... 4 GENETISCHE ALGORITHMEN UND OPTIMIERUNG 4.2
KANONISCHE GENETISCHE ALGORITHMEN: STRUKTUR UND OPERATOREN . . . 5
THEORETISCHER HINTERGRUND 5.1 SCHEMA-THEOREM UND
BUILDING-BLOCK-HYPOTHESE . . . . . . . . . . 5.2
KONVERGENZBETRACHTUNGEN ...................... 5.3 VORZEITIGE KONVERGENZ
........................ 6.1 ANWENDUNGSBEREICH
.......................... 6.2 KODIERUNG UND STARTPOPULATION
.................... 6.3 FITNESSFUNKTION ............................
SELEKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 6.4 6.5 REKOMBINATION UND REPARATURMECHANISMEN . . . . . . . . . .
. . . 6 PROBLEMANGEPASSTE OPERATOREN UND VERFAHREN V 1 5 5 6 7 10 12
15 15 16 17 19 21 23 25 26 28 28 29 31 33 33 36 47 50 56 61 63 63 64 68
79 87 X INHALTSVERZEICHNIS 6.6 MUTATION . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 98 6.7 WEITERE ASPEKTE . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 6.8 EVOLUTIONAERE
ALGORITHMEN ZUR OPTIMIERUNG VON FLUGROUTEN . . . . . 110 7
KLASSIFIZIERUNG EVOLUTIONAERER ALGORITHMEN 115 7.2 EVOLUTIONAERE
PROGRAMMIERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 7.3
GENETISCHE PROGRAMMIERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
127 7.4 WEITERE EVOLUTIONAERE ALGORITHMEN . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 143 7.5 PARALLELE UND HYBRIDE ANSAETZE . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 154 7.6 LERNENDE CLASSIFIER SYSTEME
...................... 158 8 TESTUMGEBUNGEN 163 8.1 AUFBAU EINER
TESTUMGEBUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 8.2
FUNKTIONEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
165 8.3 KOMBINATORISCHE OPTIMIERUNGSPROBLEME . . . . . . . . . . . .
. . . 174 8.4 STRATEGIEENTWICKLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 175 9.1 GRUNDPRINZIPIEN ............................ 179
9.2 FUZZY- MENGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 180 9.3 FUZZY-REGLER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 183 9.4 FUZZY-KLASSIFIKATOREN . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 188 9.5 FUZZY-CLUSTERANALYSE . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 7.1 EVOL UTIONSSTRATEGIEN . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 9 FUZZY-SYSTEME
179 10 KOMBINATIONEN EVOLUTIONAERER ALGORITHMEN MIT FUZZY-SYSTEMEN 194
10.1 FUZZY-REGLER-OPTIMIERUNG: EIN AUSFUEHRLICHES BEISPIEL . . . . . . .
. 194 10.2 OPTIMIERUNG VON FUZZY-SYSTEMEN MIT EVOLUTIONAEREN ALGORITHMEN
. . 208 10.3 FUZZY-CLUSTERING MIT EVOLUTIONAEREN ALGORITHMEN . . . . . .
. . . . . 209 10.4 STEUERUNG EVOLUTIONAERER ALGORITHMEN MIT FUZZY-REGELN
. . . . . . . 213 A ANHANG: BIOLOGISCHE EVOLUTION UND EVOLUTIONAERE
ALGORITHMEN 217 A.2 TERMINOLGIE DER EVOLUTIONAEREN ALGORITHMEN . . . . .
. . . . . . . . . 226 B ANHANG: NP-VOLLSTAENDIGKEIT 227 B.L DIE KLASSE P
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 B.2 DIE
KLASSE NP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
A.L DIE BIOLOGISCHE EVOLUTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 217 LITERATURVERZEICHNIS 230 INDEX 249
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