Kalıcı Durum Evrimsel Algoritmalarda Yerine Koyma Tekniklerinin Deneysel İncelenmesi

Benzer belgeler
X, R, p, np, c, u ve diğer kontrol diyagramları istatistiksel kalite kontrol diyagramlarının

ÇELİK UZAYSAL ÇERÇEVE YAPILARIN OPTİMUM TASARIMI

Bilgisayarla Görüye Giriş

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

YÖNETİM VE EKONOMİ Yıl:2006 Cilt:13 Sayı:1 Celal Bayar Üniversitesi İ.İ.B.F. MANİSA

kadar ( i. kaynağın gölge fiyatı kadar) olmalıdır.

Şiddet-Süre-Frekans Bağıntısının Genetik Algoritma ile Belirlenmesi: GAP Örneği *

BÖLÜM 5 İKİ VEYA DAHA YÜKSEK BOYUTLU RASGELE DEĞİŞKENLER İki Boyutlu Rasgele Değişkenler

5.3. Tekne Yüzeylerinin Matematiksel Temsili

PARÇALI DOĞRUSAL REGRESYON

Cilt:11 Sayı: 4 s , 2008 Vol: 11 No: 4 pp , M. Yasin ÖZSAĞLAM, Mehmet ÇUNKAŞ ÖZET

dir. Bir başka deyişle bir olayın olasılığı, uygun sonuçların sayısının örnek uzaydaki tüm sonuçların sayısına oranıdır.

UYUM ĐYĐLĐĞĐ TESTĐ. 2 -n olup. nin dağılımı χ dir ve sd = (k-1-p) dir. Burada k = sınıf sayısı, p = tahmin edilen parametre sayısıdır.

EVRİMSEL ALGORİTMA İLE SINIRLANDIRMALI DİNAMİK OPTİMİZASYON

Sürekli Olasılık Dağılım (Birikimli- Kümülatif)Fonksiyonu. Yrd. Doç. Dr. Tijen ÖVER ÖZÇELİK

PROJE SEÇİMİ VE KAYNAK PLANLAMASI İÇİN BİR ALGORİTMA AN ALGORITHM FOR PROJECT SELECTION AND RESOURCE PLANNING

bir yol oluşturmaktadır. Yine i 2 , de bir yol oluşturmaktadır. Şekil.DT.1. Temel terimlerin incelenmesi için örnek devre

Doğrusal Korelasyon ve Regresyon

OLASILIĞA GİRİŞ. Biyoistatistik (Ders 7: Olasılık) OLASILIK, TIP ve GÜNLÜK YAŞAMDA KULLANIMI

Çarpımsal Ceza Modeli İle Tamsayılı Programlama

Deney No: 2. Sıvı Seviye Kontrol Deneyi. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ Dijital Kontrol Laboratuvar Deney Föyü Deneyin Amacı

PARAMETRİK OLMAYAN HİPOTEZ TESTLERİ Kİ-KARE TESTLERİ

DOĞRUSAL HEDEF PROGRAMLAMA İLE BÜTÇELEME. Hazırlayan: Ozan Kocadağlı Danışman: Prof. Dr. Nalan Cinemre

TRANSPORT PROBLEMI için GELIsTIRILMIs VAM YÖNTEMI

HAFTA 13. kadın profesörlerin ortalama maaşı E( Y D 1) erkek profesörlerin ortalama maaşı. Kestirim denklemi D : t :

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ Cilt: 16 Sayı: 48 sh Eylül 2014 KRİL SÜRÜSÜ ALGORİTMASI İLE ATÖLYE ÇİZELGELEME

Genetik Algoritma ile İki Boyutlu Şekil Yerleştirme ÖZET

A İSTATİSTİK. 4. X kesikli rasgele (random) değişkenin moment çıkaran. C) 4 9 Buna göre, X in beklenen değeri kaçtır?

Makine Öğrenmesi 10. hafta

Sıklık Tabloları ve Tek Değişkenli Grafikler

MIT Açık Ders Malzemeleri Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Koşulları hakkında bilgi almak için

DÜZENLİ DİZAYNLI GENETİK ALGORİTMALAR İLE ÇOK AMAÇLI PROGRAMLAMA MULTIOBJECTIVE PROGRAMMING VIA UNIFORM DESIGNED GENETIC ALGORITHMS

ENDÜSTRİYEL BİR ATIK SUYUN BİYOLOJİK ARITIMI VE ARITIM KİNETİĞİNİN İNCELENMESİ

Sistemde kullanılan baralar, klasik anlamda üç ana grupta toplanabilir :

Merkezi Eğilim (Yer) Ölçüleri

Basel II Geçiş Süreci Sıkça Sorulan Sorular

JFM316 Elektrik Yöntemler ( Doğru Akım Özdirenç Yöntemi)

BULANIK AKIŞ TİPİ ÇİZELGELEME PROBLEMİ İÇİN ÇOK AMAÇLI GENETİK ALGORİTMA

İÇME SUYU ŞEBEKELERİNİN GÜVENİLİRLİĞİ

ARAŞTIRMA MAKALESİ/RESEARCH ARTICLE TEK ÇARPIMSAL SİNİR HÜCRELİ YAPAY SİNİR AĞI MODELİNİN EĞİTİMİ İÇİN ABC VE BP YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI ÖZ

ÇOKLU REGRESYON MODELİ, ANOVA TABLOSU, MATRİSLERLE REGRESYON ÇÖZÜMLEMESİ,REGRES-YON KATSAYILARININ YORUMU

SU İHTİYAÇLARININ BELİRLENMESİ. Suİhtiyacı. Proje Süresi. Birim Su Sarfiyatı. Proje Süresi Sonundaki Nüfus

Metin Madenciliği ile Soru Cevaplama Sistemi

Şehiriçi Karayolu Ağlarının Sezgisel Harmoni Araştırması Optimizasyon Yöntemi ile Ayrık Tasarımı *

KAFES SİSTEMLERİN UYGULAMAYA YÖNELİK OPTİMUM TASARIMI

Calculating the Index of Refraction of Air

Türk Dilinin Biçimbilim Yapısından Yararlanarak Türkçe Metinlerin Farklı İmgelere Ayrılarak Kodlanması ve Sıkıştırılması

B R AFET YARDIM MERKEZ N N SEZG SEL ALGOR TMALAR YARDIMIYLA KONUMLANDIRILMASI

Kİ-KARE TESTLERİ A) Kİ-KARE DAĞILIMI VE ÖZELLİKLERİ

Rasgele Değişken Üretme Teknikleri

ÖZET Anahtar Kelimeler: ABSTARCT Keywords: 1. GİRİŞ

Ali Öztürk Accepted: January ISSN : serhatduman@duzce.edu.tr Duzce-Turkey

DENEY 4: SERİ VE PARALEL DEVRELER,VOLTAJ VE AKIM BÖLÜCÜ KURALLARI, KIRCHOFF KANUNLARI

Kİ-KARE VE KOLMOGOROV SMİRNOV UYGUNLUK TESTLERİNİN SİMULASYON İLE ELDE EDİLEN VERİLER ÜZERİNDE KARŞILAŞTIRILMASI

a IIR süzgeç katsayıları ve N ( M) de = s 1 (3) 3. GÜRÜLTÜ GİDERİMİ UYGULAMASI

Kİ-KARE TESTLERİ. şeklinde karesi alındığında, Z i. değerlerinin dağılımı ki-kare dağılımına dönüşür.

Standart Model (SM) Lagrange Yoğunluğu. u, d, c, s, t, b. e,, Şimdilik nötrinoları kütlesiz Kabul edeceğiz. Kuark çiftlerini gösterelim.

Zaman pencereli çok araçlı dağıtım toplamalı rotalama problemi için gerçek değerli genetik algoritma yaklaşımı

Kİ KARE ANALİZİ. Doç. Dr. Mehmet AKSARAYLI Ki-Kare Analizleri

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Mukavemet I Vize Sınavı (2A)

KAFES YAPILARIN MODİFİYE EDİLMİŞ YAPAY ARI KOLONİ ALGORİTMASI İLE OPTİMİZASYONU

1. KEYNESÇİ PARA TALEBİ TEORİSİ

Tek Yönlü Varyans Analizi (ANOVA)

Elektrik Akımı. Test 1 in Çözümleri. voltmetresi K-M arasına bağlı olduğu için bu noktalar arasındaki potansiyel farkını ölçer. V 1. = i R KM 1.

YAPILARIN ENERJİ ESASLI TASARIMI İÇİN BİR HESAP YÖNTEMİ

SEK Tahmincilerinin Arzulanan Özellikleri. SEK Tahmincilerinin Arzulanan Özellikleri. Ekonometri 1 Konu 9 Sürüm 2,0 (Ekim 2011)

Karasal, Hava ve Uzay Tabanlı Haberleşme Sistemleri Arasındaki Girişimin Minimizasyonu İçin Optimizasyon Yaklaşımı

TAVLAMA BENZEŞİMİ YÖNTEMİYLE UZAY ÇELİK ÇERÇEVE SİSTEMLERİN OPTİMUM TASARIMI

Makine Öğrenmesi 6. hafta

ALGILANAN HİZMET KALİTESİ VE LOJİSTİK REGRESYON ANALİZİ İLE HİZMET TERCİHİNE ETKİSİNİN BELİRLENMESİ. Özet

Üç Boyutlu Yapı-Zemin Etkileşimi Problemlerinin Kuadratik Sonlu Elemanlar ve Sonsuz Elemanlar Kullanılarak Çözümü

TEMEL DEVRE KAVRAMLARI VE KANUNLARI

4.5. SOĞUTMA KULELERİNİN BOYUTLANDIRILMASI İÇİN BİR ANALIZ

PORTFÖY SEÇİMİNDE MARKOWITZ MODELİ İÇİN YENİ BİR GENETİK ALGORİTMA YAKLAŞIMI

MESLEK SEÇİMİ PROBLEMİNDE ÇOK ÖZELLİKLİ KARAR VERME VE ÇÖZÜME YÖNELİK GELİŞTİRİLEN BİREYSEL KARİYER PLANLAMA PROGRAMI

( ) 3.1 Özet ve Motivasyon. v = G v v Operasyonel Amplifikatör (Op-Amp) Deneyin Amacı. deney 3

FARKSAL GELİŞİM ALGORİTMASI İLE KARMA YEM MALİYET OPTİMİZASYONU

PARÇACIK SÜRÜSÜ OPTİMİZASYON ALGORİTMASI VE BENZETİM ÖRNEKLERİ

Korelasyon ve Regresyon

Karaciğer mikrodizi kanser verisinin sınıflandırılması için genetik algoritma kullanarak ANFIS in eğitilmesi

VEKTÖRLER VE VEKTÖREL IŞLEMLER

Bölüm 3. Tanımlayıcı İstatistikler

Ege Bölgesi orman işletmelerindeki orman mühendisi dağılımının Atkinson endeksi ile değerlendirilmesi

PRODUCTION PLANNING BASED ON GOAL PROGRAMMING FOR MASS CUSTOMIZATION IN A COMPANY

YAPAY SİNİR AĞI İLE GÜÇLENDİRİLMİŞ GENETİK ALGORİTMA VE TERSTEN KANAT PROFİLİ DİZAYNI

Filled fonksiyon kullanarak vana etkili ekonomik yük dağıtımı probleminin çözülmesi

SEK Yönteminin Güvenilirliği Sayısal Bir Örnek. Ekonometri 1 Konu 11 Sürüm 2,0 (Ekim 2011)

2.7 Bezier eğrileri, B-spline eğrileri

Kafes Yapıların Öğretme-Öğrenme Esaslı Optimizasyon Yöntemiyle Boyutlandırılması

BÖLÜM II D. YENİ YIĞMA BİNALARIN TASARIM, DEĞERLENDİRME VE GÜÇLENDİRME ÖRNEKLERİ ÖRNEK 20 İKİ KATLI YIĞMA KONUT BİNASININ TASARIMI

ENDÜSTRİNİN DEĞİŞİK İŞ KOLLARINDA İHTİYAÇ DUYULAN ELEMANLARIN YÜKSEK TEKNİK EĞİTİM MEZUNLARINDAN SAĞLANMASINDAKİ BEKLENTİLERİN SINANMASI

Bulanık Mantık ile Hesaplanan Geoid Yüksekliğine Nokta Yüksekliklerinin Etkisi

TEDARİKÇİ SEÇİMİNDE ANALİTİK HİYERARŞİ PROSESİ VE HEDEF PROGRAMLAMA YÖNTEMLERİNİN KOMBİNASYONU: OTEL İŞLETMELERİNDE BİR UYGULAMA

ÇİFT TARAFLI MONTAJ HATTI DENGELEME PROBLEMLERİ İÇİN YENİ ÇÖZÜM ÖNERİLERİ UĞUR ÖZCAN DOKTORA TEZİ ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ

TÜRKİYE DEKİ 380 kv LUK 14 BARALI GÜÇ SİSTEMİNDE EKONOMİK YÜKLENME ANALİZİ

Fumonic 3 radio net kablosuz duman dedektörü. Kiracılar ve mülk sahipleri için bilgi

Deprem Tepkisinin Sayısal Metotlar ile Değerlendirilmesi (Newmark-Beta Metodu) Deprem Mühendisliğine Giriş Dersi Doç. Dr.

Bölüm 3. Tanımlayıcı İstatistikler

FLYBACK DÖNÜŞTÜRÜCÜ TASARIMI VE ANALİZİ

Sansürlenmiş ve Kesikli Regresyon Modelleri

Transkript:

Kalıcı Durum Evrmsel Algortmalarda Yerne Koyma Teknklernn Deneysel İncelenmes Alper Çftç Şma Etaner-Uyar 2 Blgsayar Mühendslğ Bölümü, İstanbul Teknk Ünverstes, İstanbul cftcal@tu.edu.tr, etaner@cs.tu.edu.tr 2 Özet Kalıcı durum evrmsel algortmalarda genellkle k ebeveyn breyden yen br brey üretlmekte ve toplumdak esk br breyn yerne konulmaktadır. Bu noktada nasıl br yöntemn kullanılacağı toplumdak breylern başarımlarının yleşmes açısından önem taşımaktadır. Bu amaçla lteratürde çeştl yöntemler önerlmştr. Bu çalışmada bunlara ek olarak, tepetırmanmalı en kötünün yerne koyma (replace worstclmb) yöntem önerlmştr. Bu çalışmada yerne koyma yöntemlernn başarımları deneysel olarak ncelenmş ve karşılaştırılmıştır. Bu yöntemlern test edlmesnde lteratürde yaygın olarak kullanılan ve brbrnden farklı özellk gösteren bazı test problemler kullanılmıştır.. Grş Toplum modellerne göre k farklı evrmsel algortmadan (EA) bahsedleblr. Bunlardan brncs her neslde toplumdak breylern tamamıyla değştğ ve yerne yen breylern geldğ neslsel (generatonal), kncs se toplumdan çok az brey seçlp bunlardan yen brey oluşturmak suretyle toplumun neslden nesle çok fazla değşmeyen br karakterstk gösterdğ kalıcı durum (steady state) EA dır. [6] Kalıcı durum evrmsel algortmalarda (KDEA) toplumun her neslde tamamen değşmemes yalnızca çok küçük br kısmının değşmes neden le hang yerne koyma yöntemnn uygulandığı önemldr. Bu amaçla çeştl yöntemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, yerne koyma yöntemler üzernde bazı test fonksyonları kullanılarak deneyler yapılmış ve tepe tırmanmanın kullanıldığı yen br yöntem önerlmştr. Bölüm 2 de kalıcı durum evrmsel algortma ve yerne koyma yöntemlernden bahsedlmştr. Bölüm 3 te çalışmada kullanılan test problemler anlatılmış ve bölüm 4 te de deneysel sonuçlara yer verlmştr. Bölüm 5'te genel yorumlar ve olası gelştrmeler sunulmuştur. 2. Kalıcı Durum Evrmsel Algortma EA lar arama uzayında her br br nokta olan breylerden oluşan br toplum üzernde çalışır. Breylern kaltes yan problemn çözümüne yakınlığı br başarım fonksyonu le ölçülür. EA mevcut breylerden çeştl yöntemlerle yen breyler üreterek toplumu yleştrmeye ve çözüme yaklaştırmaya çalışır. KDEA modelne göre, br sonrak toplumu oluşturmak çn mevcut toplumdak brkaç brey değştrlr. Böylece KDEA modelnde neslden nesle toplumda çok fazla değşm gözlenmez.[2] Şekl 3. de KDEA dak temel adımlar gösterlmştr. () Rasgele lk toplumu oluştur (2) İk ebeveyn seç (3) Çaprazlama le yen brey üret (4) Yen brey mutasyona uğrat (5) Seçlen breyn yerne yen brey koy (6) Durma şartı sağlanmadıysa (2) ye gt (7) En y çözümü döndür Şekl. Kalıcı durum evrmsel algortma Algortmada lk adımda N brey çeren rasgele br toplum oluşturulmaktır. Burada toplum oluşturulurken aynı kromozoma sahp, brbrnn aynısı k brey oluşturulmamaya dkkat edlr (duplcate elmnaton). 2. adımda toplumdak breyler değerlendrlp çocuk brey oluşturmak üzere en uygun k brey seçlr. Br sonrak adımlarda çaprazlaşma ve mutasyon le yen br brey oluşturulur. 5. adımda yen brey toplumdan çıkarılmak üzere seçlen dğer br breyn yerne topluma katılır. Topluma grecek breyn gemotpnn toplumda var olan br breyle aynı olmaması gerekmektedr. Bu döngü sonlanma koşulu sağlanmadığı sürece devam eder. KDEA le lgl detaylı blgye []'den ulaşılablr. Bu çalışmada turnuva seçm (tournament selecton) yöntem, tekbçml çaprazlama (unform crossover) ve bt-bazlı mutasyon kullanılmıştır. Turnuva seçm yöntemnde toplumdan k tane breyden oluşan rasgele br grup seçldkten sonra bu grubun en y brey seçlr. Toplumdan n tane brey seçmek çn bu şlem n defa tekrarlanır. Bu çalışmada turnuva k=2 olarak alınmıştır. Tekbçml çaprazlamada yen brey oluşturulurken, breyn kromozomundak her gen eşt olasılıkla ya lk breyden ya da knc breyden alınır. Ayrıca çaprazlamada p c çaprazlama oranına göre çaprazlama uygulanıp uygulanmayacağına karar verlr. Bu çalışmada çaprazlama oranı p c = olarak alınmıştır. Mutasyon breyn genlernn farklılaştırılmasıdır. Breyn genlerne belrl br p m mutasyon oranı le uygulanır. Bu oran genellkle çok küçüktür ve sadece brkaç gende değşm olmasını sağlar. Mutasyona

uğrayan genn değer değştrlr. Bu çalışmada mutasyon oranı p m=/kromozom boyu olarak alınmıştır. 2. Yerne Koyma Aşaması Yerne koyma KDEA çn öneml br aşamadır. Genetk şlemler sonucunda üretlen brey toplumdak br breyn yern alacaktır. Bu aşamada yen breyn hang breyn yerne konulacağı konusunda önerlen yöntemler toplumdan çıkarılacak breyn seçmnde rasgele, yaşa göre ve başarıma göre değerlendrme yapmaktadır. 2.4. Rasgele br breyn yerne koyma. Bu yöntemde rasgele seçlen br brey toplumdan çıkartılır ve bu çıkartılan breyn yerne yen brey topluma grer [5]. bakılır. Tırmanma sonucu yen brey en kötü breyn başarımına ulaşıyor se en kötü brey toplumdan çıkarılır ve yen brey onun yerne topluma grer. Tepe-tırmanmalı yöntemn k farklı yaklaşımı mevcuttur. Lamarck yaklaşımına göre yen brey tırmandırıldıktan sonra en kötü breyn başarımına ulaştığında genotpnn mevcut halyle topluma grer []. Darwn yaklaşımına göre se tırmanan brey en kötü breyn başarımına ulaşınca tırmanma önces genotpnn halyle topluma grer []. Çalışmada tepe-tırmanma çn en dk nş (steepest descent) [3] yöntem kullanılmıştır. Bu yöntemde breyn tüm komşularına bakılıp en ys seçlerek tırmanma devam etmektedr. 3. Test Problemler 2.4.2 En y brey harç rasgele br breyn yerne koyma. Bu yöntemde toplumdak mevcut en y brey harç, rasgele seçlen br brey toplumdan çıkartılır ve bu çıkartılan breyn yerne yen brey topluma grer [5]. 2.4.3 En yaşlının yerne koyma. Bu yöntemde oluşan yen brey toplumdak yaşı en büyük olan breyn yerne konulur [5]. İlk toplumdak tüm breylern yaşı sıfırdır. İzleyen her neslde toplumdak tüm breylern yaşı br artırılır. Topluma gren her yen breyn yaşı sıfır olur. 2.4.4 En y brey harç en yaşlının yerne koyma. Bu yöntemde de oluşan yen brey toplumdak mevcut en y breyn dışında yaşı en büyük olan breyn yerne konulur [5]. En yaşlı breyn en y olduğu durumda br sonrak yaşlı brey seçlr. 2.4.5 En benzernn yerne koyma. Bu yöntemde oluşan yen brey toplumda kendsne Hammng uzaklığı olarak en yakın olan breyn yerne konulur. Böylece en benzer brey le yer değştrlmş olur. 2.4.6 En y brey harç en benzernn yerne koyma. Bu yöntemde oluşan yen brey toplumda mevcut en y breyn dışında kendsne Hammng uzaklığı olarak en yakın olan breyn yerne konulur. En benzer breyn en y olduğu durumda br sonrak benzer brey seçlr. Çalışmada yerne koyma yöntemlern sınamak ve karşılaştırablmek amacıyla yaygın bazı test fonksyonları ve problemler kullanılmıştır. Bununla brlkte farklı özellkler gösteren problemler seçmeye özen gösterlmştr. Seçlen problemler aşağıda açıklanmıştır. 3. Onemax Problem Onemax problem tek br global maksmumu olan tek tepel br fonksyondur. Onemax problemnde amaç yalnızca 0 ve lerden oluşan br dzde lern sayısını enbüyüklemektr. Burada brey çn başarım, sahp olduğu brlern sayısıdır. 3.2 Shekel s Foxholes (f5) Foxholes fonksyonunda br çok yerel optmum mevcuttur. Standart algortmalar çn bu yerel optmumlar sorun teşkl etmektedr [7]. Testler çn bu fonksyonun 25 yerel optmum olan aşağıdak şekl kullanılmıştır [9]. 25 = + 2 6 f5 x K = c + x a ( ) ( ) ( ) = a 6 = 6 = 500 f 5 a, a2 c = ; K ; ( ) 0 32 6...... 0 32 2.4.7 En kötünün yerne koyma. Bu yöntemde yen brey toplumda başarım değer en kötü olan brey le yer değştrr [5]. Bu amaçla lk olarak en kötü brey bulunur. Daha sonra yen breyn başarımı en kötü breyn başarımı le karşılaştırılır ve yen brey daha y se dğer breyn yern alır. 2.4.8 Tepe-tırmanmalı en kötünün yerne koyma. En kötünün yerne koymada yen brey en kötüden y değlse topluma alınmaz ama bu brey en kötünün üzernde bulunduğu tepeden daha yüksek br tepede olablr. Bu se yen breyn potansyel olarak daha y br çözüm olduğu anlamına gelr. En kötünün yerne Tepe-tırmanmalı yöntemde yen brey en kötü breyle karşılaştırıp yerne koymak yerne, tepe tırmandırarak en kötü breyn başarımına ulaşıp ulaşmadığına 65.536 x 65.536 ( f ) = f (, ) mn 5 5 3.3 Rastrgn Fonksyonu (f7) Rastrgn n fonksyonu (f7) çok genş br arama uzayı ve çok fazla yerel mnmum olması nedenyle EA lar çn oldukça zordur. Fonksyonun yüzey modülasyonun genşlğn ve frekansını kontrol eden A ve w değşkenler le belrlenr [7]. Fonksyonun mnmum değer x = 0, =,..., n çn ( x) = 0 f dır [9].

n 2 ( x ) = na + x A ( ) f 7 cos = wx A =0 ; w = 2π ; 5.2 x 5. 2 mn( f 7 ) = f 7 ( 0,...,0) = 0 [9] 3.4 Çok Boyutlu Çanta Problem Çok boyutlu çanta problem bast 0- çanta problemnn genel br haldr. Bu problemde amaç çantaların kısıtlarını sağlayacak ve seçlen nesnelern toplam faydasını enbüyükleyecek şeklde nesneler seçmektr [0]. Problemn matematksel fades şöyledr; n = p x n w x = { } değern c =,...,d, x 0,, =,..., n. olacak şeklde enbüyükle. Burada n nesnelern sayısı, d çanta sayısı, c çanta nn kapastes, p. nesnenn faydası, x. nesnenn alınıp alınmadığını gösteren değşken, w.nesnenn. çantadak ağırlığıdır. Çok boyutlu çanta problemnn bu çalışmadak dğer problemlerden farkı, kısıtlar nedenyle geçerl olmayan çözümlern de bulunmasıdır. Yan toplumda geçerl olmayan, çözüm temsl etmeyen breyler de bulunmaktadır. En y başarıma sahp breyler geçerl çözümler bölgesnn sınırına yakın olanlardır [2]. Ayrıca çok boyutlu çanta problemnde sıkılık oranı (tghtness rato) α önem taşımaktadır. Sıkılık oranı br çanta çn çanta kapastesnn tüm nesnelern o çantadak ağırlıklarına oranıdır. Bu oranların en küçüğüne en düşük sıkılık oranı (mnmum tghtness rato) denr [2]. = J α r / c I = {,..., m} α mn = mn{ α I} Çalışmada örnek test problem olarak OR- Lbrary dek mknap ver dosyası kullanılmıştır []. Bu test dosyası çnde 7 tane problem vardır. Bu çalışmada 28 nesne ve 0 çantanın bulunduğu 5. problem kullanılmıştır. Mnmum sıkılık oranı 0.609 dur. 3.5 Çok Tepel Fonksyonlar Çalışmada tepe yükseklkler eşt olan çok tepel fonksyon elde etmek amacı le [2] dek çok tepel fonksyon üretec kullanılmıştır. Bu üreteç belrlenen kromozom boyunda 0- dzler üretmektedr. Bu dzler fonksyonun tepe noktalarını temsl etmektedr. Ayrıca üretlmek stenen tepe noktası sayısı da belrleneblmektedr. Başarım, kromozomdak en yakın tepe noktasıyla ortak olan btlern sayısıdır. Bu üreteç le kromozom uzunluğunun 00 olduğu eşt yükseklkl 5 ve 0 tane tepeye sahp k fonksyon üretlmş ve çalışmada bu fonksyonlar da kullanılmıştır. Onemax harç dğer fonksyonlar da çok tepel olmalarına karşın, bu bölümdek problemlern özellğ tüm tepelern eşt yükseklkte ve özellkte olmalarıdır. 4. Deneysel Sonuçlar Yerne koyma yöntemlernn testlernde algortmanın durma koşulu 0000 başarım hesabına ulaşmak olarak belrlenmştr. Toplum boyu 50, çaprazlama oranı, mutasyon oranı (/kromozom boyu) olarak alınmıştır. Her problem ve her yöntem çn algortma 00 defa çalıştırılmış ve her başarım hesabında mevcut en y breyn başarım ortalamaları elde edlmştr. Kromozomların kodlanmasında gray kodlama [] kullanılmıştır. Her problem çn elde edlen sonuçlar 0 5000 başarım hesabı arasında çzdrlmştr. Grafklerde kullanılan kısaltmalar Çzelge-6. de verlmştr. Çzelge 6.: Yerne Koyma yöntemler Kısaltma Yerne Koyma Yöntem RO En yaşlının yerne koyma ROWE En y brey harç en yaşlının yerne koyma RMS En benzernn yerne koyma RMSWE En y brey harç en benzernn yerne koyma RR Rasgele br breyn yerne koyma RRWE En y brey harç rasgele breyn yerne koyma RW En kötünün yerne koyma RWC-D Tepe-tırmanmalı en kötünün yerne koyma - Darwnsel RWC-L Tepe-tırmanmalı en kötünün yerne koyma Lamarcksal RWC-D- C Tepe-tırmanmalı en kötünün yerne koyma Darwnsel - Tırmanma başarım hesapları dahl RWC-L- C Tepe-tırmanmalı en kötünün yerne koyma Lamarcksal - Tırmanma başarım hesapları dahl 4. Onemax Problem Onemax problemnde kromozom boyu 200 seçlmştr. En y başarım 200 olacaktır. Bu problem çn EKYK, Darwnsel ve Lamarcksal tepe-tırmanmalı EKYK yöntemler en y ve benzer sonuçları çıkarmıştır. Bunlardan sonra en y performansı EYYK göstermştr. EEYYK se bu problem çn çok y br performans göstermemştr. Daha sonra ERBYK yöntem gelmektedr. Tek başına RBYK se ERBYK yöntemne göre daha kötü br sonuç çıkarmıştır. EBYK yöntem se en brey tutulsun ya da tutulmasın benzer performans göstermştr. Tırmanma sırasında başarım hesapları sayıldığında se tepetırmanmalı EKYK yöntemler kromozom boyunun büyük olması neden le y performans gösterememştr. Onemax problemnn tek tepel br problem olması neden le tepe-tırmanmalı yöntemlern bu problemde daha y br sonuç göstermes beklenen br durum değld.

başarım yleştrmes sağlayamamaktadır. Rastrgn fonksyonunda RBYK, EYYK, EBYK yöntemler f5 e göre daha düzgün br başarım yleşmes sağlamaktadır. Yne f7 de de EYYK en y brey tutulmadığı durumda tutulduğu duruma göre daha y br yleşme sağlamaktadır. Bu fonksyon çn EBYK f5 dek gb en y brey tutulmadığında br süre yleşme olduktan sonra y breyler kaybedlmeye ve başarım gtgde kötü hale gelmektedr. Fakat bu süreç daha uzun sürmektedr. RBYK se en y breyn tutulduğu durumda daha başarılı olmaktadır. Şekl 6.: Onemax sonuçları 4.2 Shekel s Foxholes (f5) fonksyonu F5 fonksyonu çn en y sonucu Tepe-tırmanmalı EKYK - Lamarcksal yöntem çıkarmıştır. Bunda tırmanma sırasındak başarım hesaplarının dahl edlmemes etkl olmuştur. Başarım hesabının malyetl olduğu durumlarda tepe-tırmanmalı yöntemler etkl olmamaktadır. Bununla brlkte bu yöntem Tepe-tırmanmalı EKYK - Darwnsel yöntemden daha y br performans serglemektedr. Tırmanma sırasındak başarım hesapları dahl edldğnde se tepe-tırmanmalı yöntem EKYK yöntemne göre daha y olmamakla brlkte, burada da Lamarck yaklaşımının Darwn yaklaşımına göre daha y olduğu görülmektedr. EYYK en y brey tutulmadığı durumda tutulduğu duruma göre daha fazla yleşme sağlamaktadır. EBYK da se en y brey tutulmadığında br süre yleşme olduktan sonra y breyler kaybedlmeye başlayınca başarım gtgde kötü hale gelmektedr. RBYK se en y breyn tutulduğu durumda daha başarılı olmaktadır. Şekl 6.2: f5 fonksyonu sonuçları 4.3 Rastrgn Fonksyonu (f7) Bu problem çn de en y başarım artışını tırmanma sırasındak başarım hesapları dahl edlmedğnde tepe-tırmanmalı EKYK Lamarck yaklaşımı le sağlamıştır. Yne bu yöntem tepetırmanmalı EKYK Darwnsel yöntemden daha y br performans serglemektedr. Tırmanma sırasındak başarım hesapları dahl edldğnde se tepetırmanmalı yöntem büyük kromozom boyu neden le Şekl 6.3: f7 fonksyonu sonuçları 4.4 Çok Boyutlu Çanta Problem Çok boyutlu çanta problemnn çözümü uygun çözümler bölgesnn sınırına yakın olmaktadır ve başarım hesabında kullanılan ceza fonksyonu toplumu bu sınıra tmektedr [2]. Geçerl ve geçersz çözümler bu sınırda komşudur. İlk toplumda brçok geçersz çözüm bulunmaktadır. EBYK yöntem kullanıldığında br süre sonra toplum sınıra yaklaştıkça üretlen geçersz yen breyler kendlerne komşu olan geçerl breylern yern almaya başlamaktadırlar. Bu yüzden en y başarım düşmeye başlamaktadır. Sıkılık oranları düşük olduğunda lk toplumda çok mktarda geçersz çözümler bulunmaktadır. Algortma lerledkçe daha fazla geçerl çözüm elde edlmektedr ve yaşlı breyler geçerl çözümler olmamaktadırlar. Sürekl en yaşlı le yer değştrldğnde, geçersz breyler yok olmakta ve en y başarım artmaktadır. Fakat zamanla toplum geçerl çözümler sınırının yakınlarına yakınsamaktadır. Bu durumda neredeyse tüm breyler geçerl ve brbrlerne benzer olduğundan, en yaşlı le yer değştrmek artık yleşme sağlamamakta ve en y başarım belrl br düzeyde kalmaktadır. RBYK se genel olarak EYYK le benzerlk göstermektedr. Bununla brlkte EYYK da başlangıçta en yaşlı breyler geçersz çözümler olduğundan yer değştrmelerde geçersz çözümler toplumdan çıkarılmaktadırlar. RBYK da se geçerl çözümlerle de yer değştrme olacağından başlangıçta başarım artışı daha düşüktür. Tepe-tırmanmalı EKYK Lamarck yaklaşımı le en y başarım artışını sağlamaktadır. Burada yne tırmanma sırasındak başarım hesaplarının dahl edlmemes etkl olmaktadır. Bununla brlkte bu yaklaşım Darwn yaklaşımına göre daha y br performans serglemektedr. Tırmanma sırasındak başarım hesapları dahl edldğnde se

tepe-tırmanmalı yöntem EKYK yöntemne göre daha y olmamakla brlkte, burada da Lamarck yaklaşımının Darwn yaklaşımına göre daha y olduğu görülmektedr. Şekl 6.6: 0 tepel fonksyon sonuçları 5. Sonuç ve Önerler Şekl 6.4: Çok boyutlu çanta problem sonuçları 4.5 Çok Tepel Fonksyonlar Br 5 dğer 0 tepel olan k fonksyon kromozom boyu 00 alınarak sınanmıştır. Her k fonksyon çnde sonuçlar brbrne yakın çıkmıştır. Onemax problemnde olduğu gb EKYK ve tepetırmanmalı EKYK yöntemler en y ve benzer sonuçları çıkarmıştır. EYYK yöntem en y başarımda yleşme sağlamıştır. Daha sonra ERBYK gelmektedr. Tek başına RBYK yöntem se ERBYK yöntemne göre daha kötü br sonuç çıkarmıştır. EBYK se en y brey dahl edlmedğnde daha y br yleşme sağlamaktadır. Tırmanma sırasında başarım hesapları sayıldığında se tepe-tırmanmalı EKYK yöntemler yne büyük kromozom boyu neden le çok y br yleşme sağlamamaktadırlar. Şekl 6.5: 5 tepel fonksyon sonuçları Yerne koyma KDEA lar çn başarılı sonuçlar elde etmek açısından önem taşımaktadır. Hang yerne koyma yöntemnn kullanıldığına bağlı olarak çözülmek stenen problemde çözüme ulaşmak mümkün olablr veya hç mümkün olmayablr. Bu çalışmada KDEA larda yaygın bazı yerne koyma teknkler le tepe tırmanmanın da kullanıldığı yen br yöntem farklı yaklaşımlar altında deneysel olarak ncelenmştr. Genel olarak EKYK yöntem denenen tüm problemler çn en y sonuçları çıkarmıştır. Lamarck yaklaşımı Darwn yaklaşımından daha etkl br yleşme sağlamaktadır. Tepe tırmanmalı yöntemler özellkle Lamarck yaklaşımı kullanıldığında, f5, f7 ve çok boyutlu çanta problemlernde tırmanma başarım hesapları dahl edlmedğnde y sonuçlar çıkarsa da dahl edldğnde y br başarım yleşmes sağlamamaktadırlar. RBYK, EYYK ve EBYK yöntemlernn se problemden probleme farklılık göstermekle brlkte genel olarak en y breyn dahl edlmedğ durumlarda daha başarılı oldukları gözlemlenmştr. Çalışmada tepe tırmanmada en dk nş yöntem kullanılmıştır. Bu yöntemde breyn tüm komşularına bakıldığından tırmanma süres uzun olmaktadır. Br sonrak aşamada dğer optmzasyon yöntemler de kullanılablr. Örneğn "greedy descent" yöntem kullanıldığında breyn komşularına rasgele br düzende bakılıp, lk bulunan y breyden devam edldğnden hesaplama zamanı daha az olablr. Bu yöntem kullanıldığında hesaplama zamanı yanında toplumdak breylern çeştllğn nasıl etklendğ de lerk çalışmalarda nceleneblecek konular olablr. 6. Kaynaklar [] A. E. Eben, J. E. Smth, Introducton to Evolutonary Algorthms, Sprnger, 2003. [2] Jens Gottleb, Evolutonary Algorthms for Constraned Optmzaton Problems. Ph.D. Thess, Techncal Unversty of Clausthal, Clausthal, Germany, 999.

[4] T. Bäck, J.M. de Graaf, J.N. Kok, W.A. Kosters. Theory of genetc algorthms. Bulletn of the EATCS, 63:6-92, 997. [5] Smth, J. E., Vavak, F.: Replacement Strateges n Steady State Genetc Algorthms: Statc Envronments, n: Foundatons of Genetc Algorthms 5 (W. Banzhaf, C. Reeves, Eds.), Morgan Kaufmann, San Francsco, CA, 999, pp. 29-233. [6] J.K. van der Hauw. Evaluatng and mprovng steady state evolutonary algorthms on constrant satsfacton problems. MSc thess, Leden Un, 996. (http://www.lacs.nl/mscthess/ir96 2.html) [7] Dgalaks, J.G., Margartas, K. G., An expermental study of benchmarkng functons for genetc algorthms, Intern. J. Computer Math., 2002, 79(4), pp. 403_46. [9] T. Bäck, "A User's gude to GENEsYs.0," Dept. of Computer Scence, Unversty of Dortmund, 992. [0] S. Martello and P. Toth. Knapsack Problems: Algorthms and Computer Implementatons. Wley, Chchester, West Sussex, England, 990 [] J. E. Beasley, OR-Lbrary, Multdmensonal knapsack problem http://people.brunel.ac.uk/~mastb/eb/orlb/mknapnfo.htm l [2] Multmodalty Generator for Evolutonary Algorthms http://www.cs.uwyo.edu/~wspears/mult.html [3] Erc W. Wessten. "Method of Steepest Descent." From MathWorld,A Wolfram Web Resource. http://mathworld.wolfram.com/methodofsteepestdescent.html