通过交换染色体进行重组以产生新的基因型

Question

Jenetics documentation 指定重组通过组合两个（或更多）亲本染色体的一部分来创建一个新染色体。基于此，该库还提供了各种交叉技术的具体实现。是否有一个开箱即用的功能，我可以使用它来重组种群中的两个（或更多）基因型（即交换染色体），而不影响每个染色体的基因？

考虑一个示例，其中初始群体由 2 个基因型组成，每个基因型由 2 条染色体组成。而且我需要两个个体之间的交叉，这样只有染色体被交换，而基因完好无损。

代码中的相同示例如下所示：

    // Create the initial population
    final List<Genotype<CharacterGene>> initialPopulation = List.of( Genotype.of(
            CharacterChromosome.of( "world" ),
            CharacterChromosome.of( "fuzzy" )
    ), Genotype.of(
            CharacterChromosome.of( "stack" ),
            CharacterChromosome.of( "hello" )
    ) );

    // Configure the Engine
    final Engine<CharacterGene, Vec<int[]>> engine =
    Engine.builder( CrossoverExercise::eval, factory ) //
            .populationSize( 2 ) //
            .offspringFraction( 1 ) //
            .alterers( new CustomWordCrossover() ) //
            .build();

    final Phenotype<CharacterGene, Vec<int[]>> result = engine.stream( initialPopulation ) //
    .limit( 10 ) //
    .collect( EvolutionResult.toBestPhenotype() );

CustomWordCrossover 类扩展了Alterer 接口以在基因型之间随机交换染色体。

public class CustomWordCrossover implements Alterer<CharacterGene, Vec<int[]>> {

    @Override
    public AltererResult<CharacterGene, Vec<int[]>> alter( final Seq<Phenotype<CharacterGene, Vec<int[]>>> population,
        final long generation ) {

        final ISeq<Phenotype<CharacterGene, Integer>> newPopulation = swapWords( population, generation );
        return AltererResult.of( newPopulation );

    }

    private ISeq<Phenotype<CharacterGene, Integer>> swapWords( final Seq<Phenotype<CharacterGene, Integer>> population,
        final long generation ) {
        final Phenotype<CharacterGene, Integer> p0 = population.get( 0 );
        final Phenotype<CharacterGene, Integer> p1 = population.get( 1 );

        return ISeq.of(
            Phenotype.of( Genotype.of( p0.getGenotype().get( 1 ), p1.getGenotype().get( 0 ) ), generation ),
            Phenotype.of( Genotype.of( p1.getGenotype().get( 1 ), p0.getGenotype().get( 0 ) ), generation )
        );
    }

}

有没有更好的方法来实现这一点？也许是内置库函数？到目前为止，我在文档中找不到任何内容。

Answer 1

没有针对您的特定用例的内置库交叉操作。其原因是，一种基因型/表型内的不同染色体被认为具有不同的约束条件。这意味着，一般来说，具有不同基因型索引的两条染色体是不可互换的。

Genotype<DoubleGene> gt = Genotype.of(
    DoubleChromosome.of(DoubleRange.of(0, 10), 4),
    DoubleChromosome.of(DoubleRange.of(67, 323), 9)
);

在上面的例子中，两条染色体有不同的范围和不同的长度。所以不可能在不破坏编码的情况下交换它。 另一方面，您的特定编码允许在一个基因型中交换两条染色体。您的编码不会被破坏。

简短回答：没有针对这种特定情况的库更改器。而且你的实现看起来不错。