در الگوریتم‏ ژنتیک، هر کروموزوم نشان دهنده یک نقطه در فضای جستجو و یک راه‏حل ممکن برای مسئله مورد نظر است. خود کروموزوم‏ها (راه حل‏ها) از تعداد ثابتی ژن (متغیر) تشکیل می‏شوند. برای نمایش کروموزوم‏ها، معمولاً از کدگذاری‏های دودویی (رشته‏های بیتی) استفاده می‏شود.
جمعیت
مجموعه‏ای از کروموزوم‏ها یک جمعیت را تشکیل می‏دهند. با تاثیر عملگرهای ژنتیکی بر روی هر جمعیت، جمعیت جدیدی با همان تعداد کروموزوم تشکیل می‏شود.
تابع برازندگی
به منظور حل هر مسئله با استفاده از الگوریتم‏های ژنتیکی، ابتدا باید یک تابع برازندگی برای آن مسئله ابداع شود. برای هر کروموزوم، این تابع عددی غیر منفی را برمی‏گرداند که نشان دهنده شایستگی یا توانایی فردی آن کروموزوم است.
عملگرهای ژنتیکی
در الگوریتم‏ ژنتیک، در طی مرحله تولید مثل ازعملگرهای ژنتیکی استفاده می‏شود. با تاثیر این عملگرها بر روی یک جمعیت، نسل بعدی آن جمعیت تولید می‏شود. عملگرهای انتخاب , آمیزش و جهش معمولاً بیشترین کاربرد را در الگوریتم‏های ژنتیکی دارند.
2-3 عملگرهای ژنتیکی
در بخش قبلی اشاره شد که در الگوریتم‏ ژنتیک به منظور تولید مثل، معمولاً از عملگرهای انتخاب، آمیزش و جهش استفاده می‏شود. در این بخش، هر یک از عملگرهای فوق به صورت جداگانه معرفی می‏شود:
عملگر انتخاب
این عملگر از بین کروموزوم‏های موجود در یک جمعیت، تعدادی کروموزوم را برای تولید مثل انتخاب می‏کند. کروموزوم‏های برازنده‏تر، شانس بیشتری دارند تا برای تولید مثل انتخاب شوند.
عملگر آمیزش
عملگر آمیزش بر روی یک زوج کروموزوم از نسل مولد عمل کرده و یک زوج کروموزوم جدید تولید می‏کند. عملگرهای آمیزش متعددی از قبیل، آمیزش تک نقطه‏ای، آمیزش دو نقطه‏ای، آمیزش چرخشی و … وجود دارند که در ادامه چند مورد را بررسی میکنیم.
عملگر جهش
پس از اتمام عمل آمیزش، عملگر جهش بر روی کروموزوم‏ها اثر داده می‏شود. این عملگر یک ژن از یک کروموزوم را به طور تصادفی انتخاب نموده و سپس محتوای آن ژن را تغییر می‏دهد. اگر ژن از جنس اعداد دودویی باشد، آن را به وارونش تبدیل می‏کند و چنانچه متعلق به یک مجموعه باشد، مقدار یا عنصر دیگری از آن مجموعه را به جای آن ژن قرار می‏دهد. در شکل 2-3 چگونگی جهش یافتن پنجمین ژن یک کروموزوم نشان داده شده است.
1543021153
1543121153
شکل 2-1 کروموزوم قبل و بعد از اعمال عملگر جهش
احتمال انجام عمل جهش بر روی هر کروموزوم را نرخ جهش یا احتمال جهش می‏گویند و با Pm نمایش می‏دهند. معمولاً این عدد را بسیار کوچک (مثلاً 001/0) در نظر می‏گیرند.
پس از اتمام عمل جهش، کروموزوم‏های تولید شده به عنوان نسل جدید شناخته شده و برای دور بعد اجرای الگوریتم ارسال می‏شوند.
2- 4 روند کلی الگوریتم‏ ژنتیک
در شکل 2-2 نمودار گردشی الگوریتم‏ ژنتیک نشان داده شده است.
قبل از این که یک الگوریتم ژنتیک بتواند اجرا شود، ابتدا باید کدگذاری (یا نمایش) مناسبی برای مسئله مورد نظر پیدا شود. همچنین یک تابع برازندگی نیز باید ابداع شود تا به هر راه‏ حل کدگذاری شده ارزشی را نسبت دهد.
شکل 2-2 نمودار گردشی الگوریتم‏ ژنتیک
تولید تصادفی جمعیت اولیه از کروموزوم‏ها (راه حل‏ها)