面向可逆逻辑综合的基因表达式编程（GEP）算法的研究与实现

发布时间：2021-06-28 21:16

　　基因表达式编程（Gene Expression Programming, GEP）算法是由葡萄牙学者Candida Ferreira于2001年提出的一种新的基于基因型（genotype）和表现型（phenotype）的自适应进化算法。GEP算法综合了遗传算法（GA）和遗传编程（GP）的各自优点,又克服了两者的各自缺点。它采用类似于GA中的固定长度的线性染色体作为个体（基因型）,同时GEP又将个体转换为类似于GP个体的大小、形状都不同的非线性表达式树（表现型）,因此,它可以利用简单编码解决复杂问题,而且可以方便的进行选择、交叉、变异等遗传操作。在求解很多复杂问题时,基因表达式编程的性能可以比普通的遗传编程高出2-4个数量级。可逆逻辑电路是由可逆逻辑门依次级联构成的,完全具备可逆性操作的特性,能够有效地解决集成电路能耗问题。可逆逻辑综合就是利用给定的可逆逻辑门,按照可逆网络无扇入扇出、无反馈等约束条件和限制,实现具备预期逻辑功能且尽可能优化的可逆逻辑电路。然而,可逆逻辑门是以“异或”运算为基础,使得“积之异或和”取代“积之和”成为了可逆逻辑最适用的表达形式。基因表达式编程具有在缺乏知识和... 

【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容及组织结构
第2章 可逆逻辑电路及其常用综合方法
    2.1 可逆逻辑电路概述
        2.1.1 可逆计算与可逆逻辑
        2.1.2 可逆逻辑电路主要的评价指标
    2.2 常用的可逆逻辑门
        2.2.1 一位可逆逻辑门
        2.2.2 两位可逆逻辑门
        2.2.3 三位可逆逻辑门
    2.3 可逆逻辑电路主要设计方法概述
        2.3.1 主要设计方法介绍
        2.3.2 设计方法比较分析
    2.4 本章小结
第3章 基因表达式编程(GEP)算法设计基础
    3.1 遗传算法与遗传编程简介
        3.1.1 遗传算法
        3.1.2 遗传编程
    3.2 基因表达式编程的起源
    3.3 基因表达式编程的组织结构
        3.3.1 终结符与函数集
        3.3.2 GEP的基因编码结构
    3.4 基因表达式编程中的适应度函数
    3.5 基因表达式编程中的遗传算子
    3.6 基因表达式编程算法流程
    3.7 基因表达式编程的特点分析
        3.7.1 GEP与GA和GP的比较
        3.7.2 GEP的优越性
    3.8 本章小结
第4章 面向可逆逻辑综合的GEP算法设计与实现
    4.1 逻辑代数与其化简方法
    4.2 异或运算与可逆逻辑
        4.2.1 异或运算与MCT门
        4.2.2 ESOP表达式与可逆逻辑网络
    4.3 GEP算法设计
        4.3.1 GEP算法设计思想
        4.3.2 算法步骤
    4.4 实验结果及分析
    4.5 GEP算法的改进
        4.5.1 GEP算法改进方案分析
        4.5.2 GEP算法编码的改进
        4.5.3 GEP算法的适应度函数改进
        4.5.4 GEP算法其他细节的调整
        4.5.5 改进GEP算法分析
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3255063