[發明專利]一種基于多目標遺傳算法的DNA序列編碼方法

有效

• 申請號: 201811326246.2
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109559782B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 張凱;趙浩志;許志偉;胡威;符海東;張曉龍;賀娟娟;劉俊;劉小明;廖雪超
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G16B50/00
• 分類號: G16B50/00;G16B15/00;G06N3/12
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 王健

1.一種基于多目標遺傳算法的DNA序列編碼方法，包括以下步驟：

S100，設置最大迭代次數T，尋優種群P大小N，精英種群Q大小M，DNA序列長度L，變異率Pc，交叉率Pm進行初始化；

S101，隨機產生N個長度為L的隨機DNA序列，設為初始尋優種群P₀；隨機產生M個長度為L的隨機DNA序列，設為初始精英種群Q₀；使用0，1，2，3來表示DNA序列中的堿基A，C，G，T，對于長度為L的DNA序列可表示為x₁x₂x₃...x_l，其中x_i∈{0，1，2，3}，1≤i≤l，l為DNA序列的長度；

S102，合并尋優種群P_t和精英種群Q_t為R_t,根據最小曼哈頓距離算法計算種群R_t中每個個體的適應度值，其中，t為迭代次數，0≤t≤T；

S103，將R_t中的個體按照適應度值從高到低進行排序，根據動態精英選擇機制挑選出前M個個體成為新的精英種群R_t+1；

S104，對當前尋優種群P_t中的個體按照適應度值從高到低進行排序，挑選前N/2個個體組成有繁衍能力的優勢種群；

S105，對所述優勢種群中的N/2個個體進行交叉和變異操作組成由N/2個新個體組成的變異種群；

S106，合并所述優勢種群和變異種群生成下一代尋優種群P_t+1；

S107，判斷進化代數是否達到設定的最大值T，如果達到最大值則進入步驟S108，否則進入步驟S102；

S108，輸出精英種群Q中的M個個體，作為最終生成的DNA編碼序列。

2.如權利要求1所述的基于多目標遺傳算法的DNA序列編碼方法，其特征在于，S102具體包括：對于給定種群R_t＝{x₁,x₂,..x_i…,x_n}，i＝1,2,3…n，個體評價函數為f(x),則該種群中第i個個體的曼哈頓距離如式(1)所示：

其中，

max(f)＝Max(fx_i))，i＝1，2，...，n (2)

min(f)＝Min(f(x_i))，i＝1，2，...，n (3)

max(f)表示種群中個體評價函數值得最大值，min(f)表示最小值。

3.如權利要求2所述的基于多目標遺傳算法的DNA序列編碼方法，其特征在于，當有d個評價函數時，個體的評價函數為f_j(x)，j＝1,2,3…d，個體i的適應度值公式為個體i在d個評價函數上的MMD之和，如式(4)所示：

4.如權利要求1所述的基于多目標遺傳算法的DNA序列編碼方法，其特征在于，S105中，對個體進行交叉操作生成新的子代個體序列包括如下方法：

首先隨機選取一個交叉點i，然后將兩個序列的隨機點i到最后一個點之間的兩個子序列進行交換，生成兩個新的序列；

或者，首先隨機選取兩個交叉點i和j，然后將兩個序列的隨機點i到隨機點j之間的兩個子序列進行倒序交換，生成兩個新的序列。

5.如權利要求1所述的基于多目標遺傳算法的DNA序列編碼方法，其特征在于，S105中，對個體進行變異操作生成新的子代個體序列包括如下方法：

首先隨機選取一個變異點i，然后在[0，1，2，3]中隨機選擇，替換變異點i，生成新的序列；

或者，首先隨機選取i和j兩個變異點，然后在[0，1，2，3]中隨機選擇兩個數，替換變異點i和j點，生成新的序列。