基于遗传优化算法的蚁群算法参数优化研究：自动调整关键参数，提升算法性能的新方法

基于遗传优化算法优化蚁群算法关键参数。 Ga-ACO，解决蚁群优化受参数影响较大的问题，将阿尔法，贝塔，Q或者挥发因子等参数进行优化求解，避免人为经验选取，使效果更佳。以最短路径为适应度函数注释非常详细效果如下。同理，可将该优化用于其他算法，作为自己的小创新

实验室调参侠的福音来了！今天咱们玩点有意思的------把遗传算法和蚁群算法搞个CP。这俩算法单独用的时候总得手动调参，像极了相亲时互相嫌弃的男女，不如直接让它们内部消化（笑）

先看核心玩法：用遗传算法当红娘，给蚁群算法（ACO）的关键参数自动找对象。阿尔法（信息素权重）、贝塔（启发式因子）、信息素挥发系数这三个参数小伙子的最佳组合，咱们让自然选择来决定。

上硬货！先看遗传算法的染色体怎么设计：

python 复制代码

def create_individual():
    return [
        round(random.uniform(0.5, 5), 2),  # alpha范围0.5-5
        round(random.uniform(0.5, 5), 2),  # beta范围0.5-5
        round(random.uniform(0.1, 0.9), 2) # rho范围0.1-0.9
    ]

这三个参数就像相亲对象的硬性条件，后面能不能成得看实际相处效果。适应度函数直接用路径长度评估，越短越好：

python 复制代码

def fitness(individual):
    aco = ACO(alpha=individual[0], beta=individual[1], rho=individual[2])
    path_length = aco.run()  # 跑一遍完整的蚁群算法
    return 1 / path_length  # 取倒数让数值越大越好

这里有个魔鬼细节：遗传算法的迭代次数要远小于ACO本身。毕竟咱们只是找参数，不能让参数优化比原算法还费时（别问我怎么知道的，都是泪）

重点来了！交叉变异怎么玩才带劲？试试两点交叉：

python 复制代码

def crossover(parent1, parent2):
    # 随机选两个切分点，比如把[1.2, 3.4, 0.5]和[2.1, 1.7, 0.3]变成[1.2,1.7,0.5]
    point1 = random.randint(0, 2)
    point2 = random.randint(point1, 2)
    child = parent1[:point1] + parent2[point1:point2] + parent1[point2:]
    return child

这种交叉方式比单点交叉更能维持参数多样性。变异操作来个高斯扰动：

python 复制代码

def mutate(individual):
    index = random.randint(0, 2)
    # 在原有值上做小幅度调整
    individual[index] = round(individual[index] + random.gauss(0, 0.2), 2)
    # 边界控制防止变异后超出范围
    individual[index] = max(min(individual[index], 5 if index!=2 else 0.9), 0.5 if index!=2 else 0.1)
    return individual

实际跑起来效果如何？在某物流路径数据集上对比：

传统ACO(固定参数):

迭代200次后最优路径：145km

GA-ACO(种群20代x10个体):

迭代总次数200次的情况下最优路径：132km

关键找到了意料之外的参数组合：alpha=3.21（偏高），说明信息素权重可以比常规设置更大，beta=1.07（偏低）说明不必过分依赖启发式信息。这参数组合人类调参时根本想不到！

代码里藏了个骚操作------在遗传算法迭代时，每代保留ACO的历史最优路径信息素。这样两个算法真正实现了信息共享，不是简单的串行调用。

最后说点人话：这种算法杂交的思路完全可以移植到其他场景。比如把适应度函数换成聚类指标就能优化K-means的初始中心，换成准确率就能调神经网络的超参数。只要改个适应度函数，发paper时就能多水几个实验章节（手动狗头）