Computer Science на языке Java 2022 Дэвид Копец Классические задачи Computer Science на языке Java 2022 ббк

5.1. НЕМНОГО БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
В.биологии.теория.эволюции.объясняет,.каким.образом.генетическая.мутация.
в.сочетании.с.ограничениями.окружающей.среды.с.течением.времени.приводит.
к.изменениям.в.организме,.включая.видообразование.—.создание.новых.видов..
Механизм,.обусловливающий.то,.что.хорошо.адаптированные.организмы.про-
цветают,.а.хуже.адаптированные.погибают,.известен.как.
естественный отбор
..
В.каждое.поколение.определенного.вида.входят.особи.с.различными,.а.иногда.
и.новыми.чертами,.которые.возникают.в.результате.генетической.мутации..Все.
особи.соревнуются.за.ограниченные.ресурсы,.чтобы.выжить,.и.поскольку.живых.
особей.больше,.чем.ресурсов,.то.некоторые.из.них.должны.умереть.

---

5.1. Немного биологической теории
137
Если.особь.имеет.мутацию,.которая.делает.ее.лучше.приспособленной.к.окружаю-
щей.среде,.то.у.нее.выше.вероятность.выживания.и.воспроизводства..Со.временем.
у.особей,.хорошо.адаптированных.к.окружающей.среде,.будет.больше.потомков,.
которые.унаследуют.эту.мутацию..Следовательно,.мутация,.способствующая.вы-
живанию,.скорее.всего,.в.итоге.распространится.на.всю.популяцию.
Например,.если.бактерии.гибнут.от.определенного.антибиотика,.но.у.одной.из.
них.в.популяции.есть.мутация.в.гене,.которая.делает.ее.более.устойчивой.к.этому.
антибиотику,.то.эта.бактерия.с.большей.вероятностью.выживет.и.размножится..
Если.антибиотик.постоянно.применяется.в.течение.длительного.времени,.то.
потомки.этой.бактерии,.унаследовавшие.ее.ген.устойчивости.к.антибиотикам,.
также.с.большей.вероятностью.будут.размножаться.и.иметь.собственных.по-
томков..В.конце.концов.эта.мутация.может.распространиться.на.всю.популяцию.
бактерий,.поскольку.продолжающееся.воздействие.антибиотика.будет.убивать.не.
обладающих.ею.особей..Антибиотик.не.вызывает.развития.мутации,.но.приводит.
к.размножению.имеющих.ее.особей.
Естественный.отбор.существует.не.только.в.биологии..Социальный.дарвинизм.—.
это.естественный.отбор.в.сфере.социальной.теории..В.информатике.генетические.
алгоритмы.—.это.моделирование.естественного.отбора.для.решения.вычисли-
тельных.задач.
Генетический.алгоритм.подразумевает.наличие.
популяции
.(группы).особей,.из-
вестных.как.
хромосомы
..Хромосомы,.каждая.из.которых.состоит.из.
генов
,.опре-
деляющих.ее.свойства,.конкурируют.за.решение.некоей.проблемы..То,.насколько.
успешно.хромосома.решает.проблему,.определяется.
функцией
.
жизнеспособности
.
Генетический.алгоритм.обрабатывает.
поколения
..В.каждом.поколении.с.большей.
вероятностью.будут.
отобраны
.для.размножения.наиболее.подходящие.хромо-
сомы..Также.в.каждом.поколении.существует.вероятность.того,.что.какие-то.
две.хромосомы.объединят.свои.гены..Это.явление.известно.под.названием.
«кроссинговер»
..И.наконец,.в.каждом.поколении.существует.важная.возмож-
ность.того,.что.какой-то.из.генов.хромосомы.может.
мутировать
.(измениться.
случайным.образом).
Если.функция.жизнеспособности.какой-либо.из.особей.популяции.пересекает.
некий.заданный.порог.или.алгоритм.проходит.некоторое.указанное.максимальное.
число.поколений,.возвращается.наилучшая.особь.—.та,.которая.набрала.наиболь-
шее.количество.баллов.в.функции.жизнеспособности.
Генетические.алгоритмы.—.не.самое.хорошее.решение.для.любых.задач..Они.за-
висят.от.трех.частично.или.полностью.
стохастических
.(случайно.определенных).
операций:.отбора,.кроссинговера.и.мутации,.—.поэтому.могут.не.найти.опти-
мального.решения.в.разумные.сроки..Для.большинства.задач.существуют.более.
детерминированные.алгоритмы,.дающие.лучшие.гарантии..Но.бывают.задачи,.

---