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  • 1、绝对路径用什么符号表示?当前目录、上层目录用什么表示?主目录用什么表示? 切换目录用什么命令? 2、怎么查看当前进程?怎么执行退出?怎么查看当前路径? 3、怎么清屏?怎么退出当前命令?怎么执行睡眠?...

    Linux 面试题

    1、绝对路径用什么符号表示?当前目录、上层目录用什么表示?主目录用什么表示? 切换目录用什么命令?

    2、怎么查看当前进程?怎么执行退出?怎么查看当前路径?

    3、怎么清屏?怎么退出当前命令?怎么执行睡眠?怎么查看当前用户id?查看指定帮助用什么命令?

    4、Ls 命令执行什么功能? 可以带哪些参数,有什么区别?

    5、建立软链接(快捷方式),以及硬链接的命令。

    6、目录创建用什么命令?创建文件用什么命令?复制文件用什么命令?

    7、查看文件内容有哪些命令可以使用?

    8、随意写文件命令?怎么向屏幕输出带空格的字符串,比如”helloworld”?

    9、终端是哪个文件夹下的哪个文件?黑洞文件是哪个文件夹下的哪个命令?

    10、移动文件用哪个命令?改名用哪个命令?

    11、复制文件用哪个命令?如果需要连同文件夹一块复制呢?如果需要有提示功能呢?

    12、删除文件用哪个命令?如果需要连目录及目录下文件一块删除呢?删除空文件夹用什么命令?

    13、Linux 下命令有哪几种可使用的通配符?分别代表什么含义?

    14、用什么命令对一个文件的内容进行统计?(行号、单词数、字节数)

    15、Grep 命令有什么用? 如何忽略大小写? 如何查找不含该串的行?

    16、Linux 中进程有哪几种状态?在 ps 显示出来的信息中,分别用什么符号表示的?

    17、怎么使一个命令在后台运行?

    18、利用 ps 怎么显示所有的进程? 怎么利用 ps 查看指定进程的信息?

    19、哪个命令专门用来查看后台任务?

    20、把后台任务调到前台执行使用什么命令?把停下的后台任务在后台执行起来用什么命令?

    21、终止进程用什么命令? 带什么参数?

    22、怎么查看系统支持的所有信号?

    23、搜索文件用什么命令? 格式是怎么样的?

    24、查看当前谁在使用该主机用什么命令? 查找自己所在的终端信息用什么命令?

    25、使用什么命令查看用过的命令列表?

    26、使用什么命令查看磁盘使用空间? 空闲空间呢?

    27、使用什么命令查看网络是否连通?

    28、使用什么命令查看 ip 地址及接口信息?

    29、查看各类环境变量用什么命令?

    30、通过什么命令指定命令提示符?

    31、查找命令的可执行文件是去哪查找的? 怎么对其进行设置及添加?

    32、通过什么命令查找执行命令?

    33、怎么对命令进行取别名?

    34、du 和 df 的定义,以及区别?

    35、awk 详解。

    36、当你需要给命令绑定一个宏或者按键的时候,应该怎么做呢?

    37、如果一个 linux 新手想要知道当前系统支持的所有命令的列表,他需要怎么做?

    38、如果你的助手想要打印出当前的目录栈,你会建议他怎么做?

    39、你的系统目前有许多正在运行的任务,在不重启机器的条件下,有什么方法可以把所有正在运行的进程移除呢?

    40、bash shell 中的 hash 命令有什么作用?

    41、哪一个 bash 内置命令能够进行数学运算。

    42、怎样一页一页地查看一个大文件的内容呢?

    43、数据字典属于哪一个用户的?

    44、怎样查看一个 linux 命令的概要与用法?假设你在/bin 目录中偶然看到一个你从没见过的的命令,怎样才能知道它的作用和用法呢?

    45、使用哪一个命令可以查看自己文件系统的磁盘空间配额呢?

     

    Linux 面试题答案解析

    1、绝对路径用什么符号表示?当前目录、上层目录用什么表示?主目录用什么表示? 切换目录用什么命令?

    答案:

    绝对路径: 如/etc/init.d

    当前目录和上层目录: ./ ../

    主目录: ~/

    切换目录: cd

    2、怎么查看当前进程?怎么执行退出?怎么查看当前路径?

    答案:

    查看当前进程: ps

    执行退出: exit

    查看当前路径: pwd

    3、怎么清屏?怎么退出当前命令?怎么执行睡眠?怎么查看当前用户 id?查看指定帮助用什么命令?

    答案:

    清屏: clear

    退出当前命令: ctrl+c 彻底退出

    执行睡眠 : ctrl+z 挂起当前进程 fg 恢复后台

    查看当前用户 id: ”id“:查看显示目前登陆账户的 uid 和 gid 及所属分组及用户名

    查看指定帮助: 如 man adduser 这个很全 而且有例子; adduser --help 这个告诉你一些常用参数; info adduesr;

    4、Ls 命令执行什么功能? 可以带哪些参数,有什么区别?

    答案:

    ls 执行的功能: 列出指定目录中的目录,以及文件

    哪些参数以及区别: a 所有文件 l 详细信息,包括大小字节数,可读可写可执行的权限等

    5、建立软链接(快捷方式),以及硬链接的命令。

    答案:

    软链接: ln -s slink source

    硬链接: ln link source

    6、目录创建用什么命令?创建文件用什么命令?复制文件用什么命令?

    答案:

    创建目录: mkdir

    创建文件:典型的如 touch,vi 也可以创建文件,其实只要向一个不存在的文件输出,都会创建文件

    复制文件: cp 7. 文件权限修改用什么命令?格式是怎么样的?

    文件权限修改: chmod

    格式如下:

    chmodu+xfile 给 file 的属主增加执行权限 chmod 751 file 给 file 的属主分配读、写、执行(7)的权限,给 file 的所在组分配读、执行(5)的权限,给其他用户分配执行(1)的权限

    chmodu=rwx,g=rx,o=xfile 上例的另一种形式 chmod =r file 为所有用户分配读权限

    chmod444file 同上例 chmod a-wx,a+r file 同上例

    $ chmod -R u+r directory 递归地给 directory 目录下所有文件和子目录的属主分配读的权限

    7、查看文件内容有哪些命令可以使用?

    答案:

    vi 文件名 #编辑方式查看,可修改

    cat 文件名 #显示全部文件内容

    more 文件名 #分页显示文件内容

    less 文件名 #与 more 相似,更好的是可以往前翻页

    tail 文件名 #仅查看尾部,还可以指定行数

    head 文件名 #仅查看头部,还可以指定行数

    8、随意写文件命令?怎么向屏幕输出带空格的字符串,比如”hello world”?

    答案:

    写文件命令:vi

    向屏幕输出带空格的字符串:echo hello world

    9、终端是哪个文件夹下的哪个文件?黑洞文件是哪个文件夹下的哪个命令?

    答案:

    终端 /dev/tty

    黑洞文件 /dev/null

    10、移动文件用哪个命令?改名用哪个命令?

    答案:

    mv mv

    11、复制文件用哪个命令?如果需要连同文件夹一块复制呢?如果需要有提示功能呢?

    答案:

    cp cp -r ????

    12、删除文件用哪个命令?如果需要连目录及目录下文件一块删除呢?删除空文件夹用什么命令?

    答案:

    rm rm -r rmdir

    13、Linux 下命令有哪几种可使用的通配符?分别代表什么含义?

    答案:

    “?”可替代单个字符。

    “*”可替代任意多个字符。

    方括号“[charset]”可替代 charset 集中的任何单个字符,如[a-z],[abABC]

    14、用什么命令对一个文件的内容进行统计?(行号、单词数、字节数)

    答案:

    wc 命令 - c 统计字节数 - l 统计行数 - w 统计字数。

    15、Grep 命令有什么用? 如何忽略大小写? 如何查找不含该串的行?

    答案:

    是一种强大的文本搜索工具,它能使用正则表达式搜索文本,并把匹 配的行打印出来。

    grep [stringSTRING] filename grep [^string] filename

    16、Linux 中进程有哪几种状态?在 ps 显示出来的信息中,分别用什么符号表示的?

    答案:

    (1)不可中断状态:进程处于睡眠状态,但是此刻进程是不可中断的。不可中断,指进程不响应异步信号。

    (2)暂停状态/跟踪状态:向进程发送一个 SIGSTOP 信号,它就会因响应该信号 而进入 TASK_STOPPED 状态;当进程正在被跟踪时,它处于 TASK_TRACED 这个特殊的状态。正被跟踪”指的是进程暂停下来,等待跟踪它的进程对它进行操作。

    (3)就绪状态:在 run_queue 队列里的状态

    (4)运行状态:在 run_queue 队列里的状态

    (5)可中断睡眠状态:处于这个状态的进程因为等待某某事件的发生(比如等待socket 连接、等待信号量),而被挂起

    (6)zombie 状态(僵尸):父亲没有通过 wait 系列的系统调用会顺便将子进程的尸体(task_struct)也释放掉

    (7)退出状态

    D 不可中断 Uninterruptible(usually IO)

    R 正在运行,或在队列中的进程

    S 处于休眠状态

    T 停止或被追踪

    Z 僵尸进程

    W 进入内存交换(从内核 2.6 开始无效)

    X 死掉的进程

    17、怎么使一个命令在后台运行?

    答案:

    一般都是使用 & 在命令结尾来让程序自动运行。(命令后可以不追加空格)

    18、利用 ps 怎么显示所有的进程? 怎么利用 ps 查看指定进程的信息?

    答案:

    ps -ef (system v 输出)
    ps -aux bsd 格式输出
    ps -ef | grep pid

    19、哪个命令专门用来查看后台任务?

    答案:

    jobs

    20、把后台任务调到前台执行使用什么命令?把停下的后台任务在后台执行起来用什么命令?

    答案:

    把后台任务调到前台执行 fg

    把停下的后台任务在后台执行起来 bg

    21、终止进程用什么命令? 带什么参数?

    答案:

    kill [-s <信息名称或编号>][程序] 或 kill [-l <信息编号>]

    kill-9 pid

    22、怎么查看系统支持的所有信号?

    答案:

    kill -l

    23、搜索文件用什么命令? 格式是怎么样的?

    答案:

    find <指定目录> <指定条件> <指定动作>

    whereis 加参数与文件名

    locate 只加文件名

    find 直接搜索磁盘,较慢。

    find / -name "string*"

    24、查看当前谁在使用该主机用什么命令? 查找自己所在的终端信息用什么命令?

    答案:

    查找自己所在的终端信息:who am i

    查看当前谁在使用该主机:who

    25、使用什么命令查看用过的命令列表?

    答案:

    history

    26、使用什么命令查看磁盘使用空间? 空闲空间呢?

    答案:

    df -hl

    文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点

    Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/hda2 45G 19G 24G
    44% /
    /dev/hda1 494M 19M 450M 4% /boot

    27、使用什么命令查看网络是否连通?

    答案:

    netstat

    28、使用什么命令查看 ip 地址及接口信息?

    答案:

    ifconfig

    29、查看各类环境变量用什么命令?

    答案:

    查看所有 env

    查看某个,如 home: env $HOME

    30、通过什么命令指定命令提示符?

    答案:

    \u:显示当前用户账号

    \h:显示当前主机名

    \W:只显示当前路径最后一个目录

    \w:显示当前绝对路径(当前用户目录会以~代替)

    $PWD:显示当前全路径

    $:显示命令行’$'或者’#'符号

    #:下达的第几个命令

    \d:代表日期,格式为 week day month date,例如:"MonAug1"

    \t:显示时间为 24 小时格式,如:HH:MM:SS

    \T:显示时间为 12 小时格式

    \A:显示时间为 24 小时格式:HH:MM

    \v:BASH 的版本信息 如 export PS1=’[\u@\h\w#]$‘

    31、查找命令的可执行文件是去哪查找的? 怎么对其进行设置及添加?

    答案:

    whereis [-bfmsu][-B <目录>...][-M <目录>...][-S <目录>...][文件...]

    补充说明:whereis 指令会在特定目录中查找符合条件的文件。这些文件的烈性应属于原始代码,二进制文件,或是帮助文件。

    -b 只查找二进制文件。

    -B <目录> 只在设置的目录下查找二进制文件。 -f 不显示文件名前的路径名称。

    -m 只查找说明文件。

    -M <目录> 只在设置的目录下查找说明文件。-s 只查找原始代码文件。

    -S <目录> 只在设置的目录下查找原始代码文件。 -u 查找不包含指定类型的文件。

    w -h ich 指令会在 PATH 变量指定的路径中,搜索某个系统命令的位置,并且返回第一个搜索结果。

    -n 指定文件名长度,指定的长度必须大于或等于所有文件中最长的文件名。

    -p 与-n 参数相同,但此处的包括了文件的路径。 -w 指定输出时栏位的宽度。

    -V 显示版本信息

    32、通过什么命令查找执行命令?

    答案:

    which 只能查可执行文件

    whereis 只能查二进制文件、说明文档,源文件等

    33、怎么对命令进行取别名?

    答案:

    alias la='ls -a'

    34、du 和 df 的定义,以及区别?

    答案:

    du 显示目录或文件的大小

    df 显示每个<文件>所在的文件系统的信息,默认是显示所有文件系统。(文件系统分配其中的一些磁盘块用来记录它自身的一些数据,如 i 节点,磁盘分布图,间接块,超级块等。这些数据对大多数用户级的程序来说是不可见的,通常称为 Meta Data。) du 命令是用户级的程序,它不考虑 Meta Data,而 df命令则查看文件系统的磁盘分配图并考虑 Meta Data。

    df 命令获得真正的文件系统数据,而 du 命令只查看文件系统的部分情况。

    35、awk 详解。

    答案:

    awk '{pattern + action}' {
    	filenames
    }
    #cat /etc/passwd |awk -F ':' '{print 1"t"7}' //-F 的意思是以':'分隔 root
    /bin/bash
    daemon /bin/sh 搜索/etc/passwd 有 root 关键字的所有行
    #awk -F: '/root/' /etc/passwd root:x:0:0:root:/root:/bin/bash

    36、当你需要给命令绑定一个宏或者按键的时候,应该怎么做呢?

    答案:

    可以使用 bind 命令,bind 可以很方便地在 shell 中实现宏或按键的绑定。在进行按键绑定的时候,我们需要先获取到绑定按键对应的字符序列。

    比如获取 F12 的字符序列获取方法如下:先按下 Ctrl+V,然后按下 F12 .我们就可以得到 F12 的字符序列 ^[[24~。

    接着使用 bind 进行绑定。

    [root@localhost ~]# bind ‘”e[24~":"date"'

    注意:相同的按键在不同的终端或终端模拟器下可能会产生不同的字符序列。

    【附】也可以使用 showkey -a 命令查看按键对应的字符序列。

    37、如果一个 linux 新手想要知道当前系统支持的所有命令的列表,他需要怎么做?

    答案:

    使用命令 compgen -c,可以打印出所有支持的命令列表。

    [root@localhost ~]$ compgen -c
    l.
    ll
    ls
    which
    if
    then else
    elif
    fi
    case
    esac
    for
    select
    while
    until
    do
    done
    …

    38、如果你的助手想要打印出当前的目录栈,你会建议他怎么做?

    答案:

    使用 Linux 命令 dirs 可以将当前的目录栈打印出来。

    [root@localhost ~]# dirs
    /usr/share/X11

    【附】:目录栈通过 pushd popd 来操作。

    39、你的系统目前有许多正在运行的任务,在不重启机器的条件下,有什么方法可以把所有正在运行的进程移除呢?

    答案:

    使用 linux 命令 ’disown -r ’可以将所有正在运行的进程移除。

    40、bash shell 中的 hash 命令有什么作用?

    答案:

    linux 命令’hash’管理着一个内置的哈希表,记录了已执行过的命令的完整路径,用该命令可以打印出你所使用过的命令以及执行的次数。

    [root@localhost ~]# hash
    hits command
    2 /bin/ls
    2 /bin/su

    41、哪一个 bash 内置命令能够进行数学运算。

    答案:

    bash shell 的内置命令 let 可以进行整型数的数学运算。

    #! /bin/bash
    …
    …
    let c=a+b
    …
    …

    42、怎样一页一页地查看一个大文件的内容呢?

    答案:

    通过管道将命令”cat file_name.txt” 和 ’more’ 连接在一起可以实现这个需要.

    [root@localhost ~]# cat file_name.txt | more

    43、数据字典属于哪一个用户的?

    答案:

    数据字典是属于’SYS’用户的,用户‘SYS’ 和 ’SYSEM’是由系统默认自动创建的

    44、怎样查看一个 linux 命令的概要与用法?假设你在/bin 目录中偶然看到一个你从没见过的的命令,怎样才能知道它的作用和用法呢?

    答案:

    使用命令 whatis 可以先出显示出这个命令的用法简要,比如,你可以使用 whatiszcat 去查看‘zcat’的介绍以及使用简要。

    [root@localhost ~]# whatis zcat
    zcat [gzip] (1) – compress or expand files

    45、使用哪一个命令可以查看自己文件系统的磁盘空间配额呢?

    答案:

    使用命令 repquota 能够显示出一个文件系统的配额信息

    【附】只有 root 用户才能够查看其它用户的配额。

    最后

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    目录

    一、遗传算法概述

    二、遗传算法的特点和应用

    三、遗传算法的基本流程及实现技术

    3.1 遗传算法的基本流程

    3.2 遗传算法的实现技术

    1.编码

    2.适应度函数

    3.选择算子

    4.交叉算子

    5.变异算子

    6.运行参数

    四、遗传算法的基本原理

    4.1 模式定理

    4.2 积木块假设

    五、遗传算法编程实例(MATLAB)


    一、遗传算法概述

            遗传算法(Genetic Algorithm,GA)是进化计算的一部分,是模拟达尔文的遗传选择和自然淘汰的生物进化过程的计算模型,是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。该算法简单、通用,鲁棒性强,适于并行处理。

    二、遗传算法的特点和应用

       遗传算法是一类可用于复杂系统优化的具有鲁棒性的搜索算法,与传统的优化算法相比,具有以下特点:

    1. 以决策变量的编码作为运算对象。

        传统的优化算法往往直接利用决策变量的实际值本身来进行优化计算,但遗传算法是使用决策变量的某种形式的编码作为运算对象。这种对决策变量的编码处理方式,使得我们在优化计算中可借鉴生物学中染色体和基因等概念,可以模仿自然界中生物的遗传和进化激励,也可以很方便地应用遗传操作算子。

    2. 直接以适应度作为搜索信息。

        传统的优化算法不仅需要利用目标函数值,而且搜索过程往往受目标函数的连续性约束,有可能还需要满足“目标函数的导数必须存在”的要求以确定搜索方向。

        遗传算法仅使用由目标函数值变换来的适应度函数值就可确定进一步的搜索范围,无需目标函数的导数值等其他辅助信息。直接利用目标函数值或个体适应度值也可以将搜索范围集中到适应度较高部分的搜索空间中,从而提高搜索效率。

    3. 使用多个点的搜索信息,具有隐含并行性

        传统的优化算法往往是从解空间的一个初始点开始最优解的迭代搜索过程。单个点所提供的搜索信息不多,所以搜索效率不高,还有可能陷入局部最优解而停滞;

        遗传算法从由很多个体组成的初始种群开始最优解的搜索过程,而不是从单个个体开始搜索。对初始群体进行的、选择、交叉、变异等运算,产生出新一代群体,其中包括了许多群体信息。这些信息可以避免搜索一些不必要的点,从而避免陷入局部最优,逐步逼近全局最优解。

    4. 使用概率搜索而非确定性规则。

       传统的优化算法往往使用确定性的搜索方法,一个搜索点到另一个搜索点的转移有确定的转移方向和转移关系,这种确定性可能使得搜索达不到最优店,限制了算法的应用范围。

       遗传算法是一种自适应搜索技术,其选择、交叉、变异等运算都是以一种概率方式进行的,增加了搜索过程的灵活性,而且能以较大概率收敛于最优解,具有较好的全局优化求解能力。但,交叉概率、变异概率等参数也会影响算法的搜索结果和搜索效率,所以如何选择遗传算法的参数在其应用中是一个比较重要的问题

    综上,由于遗传算法的整体搜索策略和优化搜索方式在计算时不依赖于梯度信息或其他辅助知识,只需要求解影响搜索方向的目标函数和相应的适应度函数,所以遗传算法提供了一种求解复杂系统问题的通用框架。它不依赖于问题的具体领域,对问题的种类有很强的鲁棒性,所以广泛应用于各种领域,包括:

    • 函数优化
    • 组合优化生产调度问题
    • 自动控制
    • 机器人学
    • 图像处理(图像恢复、图像边缘特征提取......)
    • 人工生命
    • 遗传编程
    • 机器学习

    三、遗传算法的基本流程及实现技术

       基本遗传算法(Simple Genetic Algorithms,SGA)只使用选择算子、交叉算子和变异算子这三种遗传算子,进化过程简单,是其他遗传算法的基础。

    3.1 遗传算法的基本流程

    1.  通过随机方式产生若干由确定长度(长度与待求解问题的精度有关)编码的初始群体;
    2. 通过适应度函数对每个个体进行评价,选择适应度值高的个体参与遗传操作,适应度低的个体被淘汰;
    3. 经遗传操作(复制、交叉、变异)的个体集合形成新一代种群,直到满足停止准则(进化代数GEN>=?);
    4. 将后代中变现最好的个体作为遗传算法的执行结果。

                                                       

    其中,GEN是当前代数;M是种群规模,i代表种群数量。

    3.2 遗传算法的实现技术

    基本遗传算法(SGA)由编码、适应度函数、遗传算子(选择、交叉、变异)及运行参数组成。

    1.编码

    (1)二进制编码

    二进制编码的字符串长度与问题所求解的精度有关。需要保证所求解空间内的每一个个体都可以被编码。

    优点:编、解码操作简单,遗传、交叉便于实现

    缺点:长度大

    (2)其他编码方法

    格雷码、浮点数编码、符号编码、多参数编码等

    2.适应度函数

    适应度函数要有效反映每一个染色体与问题的最优解染色体之间的差距。

    3.选择算子

    通过选择算子模拟“优胜劣汰”,适应度高的个体被遗传到下一代的概率较大,适应度低的算子被遗传到下一代的概率较小。

    常用的选择算法:轮盘赌选择法,即令\sum f_i表示群体的适应度函数值的总和,f_i表示群体中第i个染色体的适应度值,则它产生后代的能力刚好为其适应度值所占的份额\frac{f_i}{\sum f_i}

    4.交叉算子

    • 交叉运算是指对两个相互配对的染色体按某种方式相互交换其部分基因,从而形成两个新的个体;
    • 交叉运算是遗传算法区别于其他进化算法的重要特征,是产生新个体的主要方法。

    在交叉之前需要将群体中的个体进行配对,一般采取随机配对原则。

    常用的交叉方式:

    • 单点交叉
    • 双点交叉(多点交叉,交叉点数越多,个体的结构被破坏的可能性越大,一般不采用多点交叉的方式)
    • 均匀交叉
    • 算术交叉

    5.变异算子

    遗传算法中的变异运算是指将个体染色体编码串中的某些基因座上的基因值用该基因座的其他等位基因来替换,从而形成一个新的个体。

    就遗传算法运算过程中产生新个体的能力方面来说,交叉运算是产生新个体的主要方法,它决定了遗传算法的全局搜索能力;而变异运算只是产生新个体的辅助方法,但也是必不可少的一个运算步骤,它决定了遗传算法的局部搜索能力。交叉算子与变异算子的共同配合完成了其对搜索空间的全局搜索和局部搜索,从而使遗传算法能以良好的搜索性能完成最优化问题的寻优过程。

    6.运行参数

    • 编码长度。编码长度取决于问题解的精度,精度越高,编码越长;
    • 种群规模。规模小,收敛快但降低了种群的多样性,N=20-200
    • 交叉概率。较大的交叉概率容易破坏种群中已形成的优良结构,使搜索具有太大随机性;较小的交叉概率发现新个体的速度太慢,一般取值为P_c=0.4-0.99
    • 变异概率。变异概率太小,则变异操作产生新个体的能力和抑制早熟现象的能力会较差;变异概率过高随机性过大,一般建议取值范围为0.005~0.01
    • 终止进化代数。算法运行结束的条件之一,一般取100~1000

    四、遗传算法的基本原理

    4.1 模式定理

    定义1:模式H是由{0,1,*}中的元素组成的一个编码串,其中“*”表示通配符,既能被当作0,也能被当作1。e.g. H=10**1

    定义2:模式的阶,是指模式中所含有0,1的数量,记作O(H)  e.g. O(11*00**)=4

    定义3:模式的矩,即模式的长度,是指模式中从左到右第一个非*位和最后一个非*位之间的距离,记作\delta (H)

              e.g. \delta (01**1)=3;\delta (**0*1)=2;\delta (***1**)=1

    定义4:模式的适应度值,是群体中所包含的全部个体的适应度值的平均值。

    定义5:在选择、交叉、变异遗传算子的作用下,低阶、长度短、超过群体平均适应值的模式的生存数量,将随迭代次数以指数规律增长。

    模式定理不仅说明基因块的样本呈指数增长,也说明用遗传算法寻求最优样本的可能性,但它并未指出遗传算法一定能够寻求到最优解,积木块假设说明了遗传算法的寻找最优解的能力。

    4.2 积木块假设

    具有低阶、定义长度短,且适应度值高于群体平均适应度值的模式称为基因块或积木块。

    积木块假设:个体的基因块通过选择、交叉、变异等遗传算子的作用,能够相互拼接在一起,形成适应度更高的个体编码串。

    积木块假设说明了用遗传算法求解各类问题的基本思想,即通过积木块直接相互拼接在一起能够产生更好的解。

    五、遗传算法编程实例(MATLAB)

    https://github.com/strawberry-magic-pocket/Genetic-Algorithm.git

     

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  • 符号表之一:符号属性

    千次阅读 2017-12-10 23:59:06
    符号表贯穿词法分析到语义处理的全过程,是用来存放在程序中出现的符号标识符(变量、函数、过程等)的语义属性在词法分析及语法分析阶段不断积累和更新符号表中的信息,并在词法分析到代码生成甚至动态链接的各个...

    符号表贯穿词法分析到语义处理的全过程,是用来存放在程序中出现的符号标识符(变量、函数、过程等)的语义属性在词法分析及语法分析阶段不断积累和更新符号表中的信息,并在词法分析到代码生成甚至动态链接的各个阶段,按照各阶段的需求获取不同的属性信息进行处理。

    1.符号表的作用

    1. 在编译翻译各阶段不断的收集和加工符号属性;
    2. 为语义分析阶段的合法性检查提供数据支持( 比如变量可见性、类型匹配与否);
    3. 作为目标代码生成阶段地址分配的依据( 无论是静态链接还是动态链接,符号表提供的标识符空间位置都是很重要的依据

    关于第三点的地址分配依据需要额外说明:以前说过,对于常量以及全局变量,以及局部静态变量都是存在在.data段的,而其他局部变量则是出现的在临时栈上的。故而符号位置属性的首要任务便是确定该符号应该分配的区域,例如,在C语言中首先要确定该符号变量是分配在公共区(extern)、文件静态区(extern static)、函数静态区(函数中static)、还是函数运行时的动态区(auto)等。其次是根据变量出现的次序,决定该变量在某个区中所处的具体位置,这通常使用在该区域中相对区头的相对位置确定。而有关区域的标志及相对位置都是作为该变量的语义信息被收集在该变量的符号表属性中。

    2.符号的属性

    符号的属性有很多,下面给出常见的符号属性


    关于上述重要的符号属性的说明如下

    数据类型有语言默认的基本数据类型,如果是符合数据类型如数组、结构体等,显然还需要设置额外的扩展成分,来存放复合类型的完整的类型属性。

    (1) 数组内情向量:数组是一种重要的数据类型。编译程序处理数组说明的主要工作是,把描述数组属性信息的内情向量登录到符号表中。内情向量包括数组类型,维数,各维的上、下界及数组首地址,这些属性信息是确定存储分配时数组所占空间的大小和数组元素位置的依据。

    (2) 记录结构型的成员信息: 一个记录结构型的变量,在存储分配时所占空间大小要由它的全体组成成员来确定,另外对于记录结构型变量还需要有它所属成员排列次序的属性信息。这二种信息用来确定结构型变量存储分配时所占空间的尺寸及确定该结构成员的位置。

    (3) 函数及过程的形参: 函数和过程的形参作为该函数或过程的局部变量,但它又是该函数或过程对外的接口。每个函数或过程的形参个数、形参的排列次序及每个形参的类型,都体现了调用该函数或过程时的属性,它们都应该反映在符号表的函数或过程标识符的项中。有关函数及过程的形参属性信息用来作调用过程的匹配处理和语义检查。

    3.符号的存储分配信息

    根据符号变量的存储类别定义及它们出现的位置和次序来确定每一个变量应分配的存储区及在该区中的具体位置,用相对区头的位移量表示。通常一个编译程序有两类存储区,即静态存储区和动态存储区;

    (1) 静态存储区
    该存储区单元经定义分配后成为静态单元,即在整个语言程序运行过程中是不可改变的。作静态分配的符号变量是具有整个程序运行过程的生命周期。因此编译程序可以设置一个固定的空间作为静态存储区。但由于不同的静态变量具有不同的可视性,编译程序也可以设置几个不同的固定空间作为静态区。根据变量存储类别及作用域规则,这类静态存储区通常又可分为公共静态区(全局)和若干个局部静态区(为不同层次的程序结构,如文件、函数、段)。

    编译程序为局部静态量可设立若干个局部静态区。对外部静态量,为每个程序文件建立一个局部静态区,对内部静态量,则为每个具有内部静态量定义的函数或过程,建立一个局部静态区。在C语言中被Static所定义的符号变量具有的生命周期也是该程序运行的全过程。但被Static定义的变量若在函数之外则为所在之文件中所有函数可视。而若变量在函数内被定义为Static,则它仅为所在函数可视。

    (2) 动态存储区
    根据变量的局部定义和分程序结构,编译程序设置动态存储区来适应这些局部变量的生存和消亡。局部动态变量的生存期是定义该变量的局部范围,即在该定义范围之外此变量已经没存在的必要。及时撤销时这些单元的分配可以回收,从而提高程序运行时的空间效率。

    对变量存储分配的属性除了存储类别之外还要确定其在所在存储区的具体位置的属性信息。通常在符号表中存放具体位置的信息是按该变量的存储区类分别依出现先后的次序(扫描源程序的次序)排列下相对该存储区表头的相对位移量来表示的。

      int a; // 外部定义的整型变量a
      …
      float b; // 外部定义的实型变量b
      …
      struct cc{ 
               int d; // 外部定义的结构类型cc, cc的第一个结构分量d
            float e; // cc的第二个结构分量t
            …
           }c; // 外部定义的结构型变量c
      …
      /*
       *其中a,b,c是三个外部量,d,e是结构分量,在符号表中,对于外部量a,b,c依次相对公共静态区头的相对位置分别是0,4,8。
       *1.这儿虽然a是整形量只需要2个字节,但因为b是实形量,它本身需要4个字节,
       *2.b作为float型变量,它存在地址对齐的需求,b的地址也必须是4的倍数的字节号。
       *3.对于c来说它是一个结构变量,其中占最大字节数的结构分量是e,需要4个字节,
       *因此c必须亦是依4的倍数的字节号作为它的地址(根据存储器所遵循的Alignment规则)。
       */
      //至于d和e是cc的结构分量,其位置的主属性由结构c来决定,但是d,e的相对位移量分别是0,4。
      //这儿cc是一个结构标记,作为标识符它要登入到符号表中,但它只是一个类型标识符,因此没有地址分配的问题。
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  • 什么是MIMO-OFDM技术

    千次阅读 2019-04-08 12:55:47
    但是要注意,在发送端实际发送1个OFDM时域序列的长度为Nd+Nc,Nd是一个OFDM符号能够传送的频域符号数,加在前面长度为Nc的序列称为循环前缀(CyclicPrefix)或防护间隔(GuardInterval),利用它使得前—OFDM符号对...

    什么是MIMO-OFDM技术
    摘要
    第四代移动通信提供高的数据传输速率,而MIMO和OFDM提高了频谱效率,从而提供高传输速率和系统容量的技术。两者的结合已经成为第四代移动通信技术研究中的热点。通过这两种技术的优势互补,可以为系统提供高传输速率,同时也能提高系统容量,降低成本。文中详细介绍了这两种技术及信道估计。

    图1. 采用MIMO-OFDM技术的新标准。
    一、引言
    目前没有第四代移动通信的确切定义,但比较认同的解释是:“第四代移动通信的概念可称为宽带接入和分布网络,具有非对称的和超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统、互操作的广播网络和卫星系统等。此外,第四代移动通信系统将是多功能集成的宽带移动通信系统,可以提供的数据传输速率高达100Mbit/s甚至更高,也是宽带接入IP系统”。简单而言,4G是一种超高速无线网络,一种不需要电缆的信息超级高速公路。这样在有限的频谱资源上实现高速率和大容量,需要频谱效率极高的技术。MIMO技术充分开发空间资源,利用多个天线实现多发多收,在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下,可以成倍地提高信道容量。OFDM技术是多载波传输的一种,其多载波之间相互正交,可以高效地利用频谱资源,另外,OFDM将总带宽分割为若干个窄带子载波可以有效地抵抗频率选择性衰落。因此充分开发这两种技术的潜力,将二者结合起来可以成为新一代移动通信核心技术的解决方案,下面详细介绍这两种技术及其二者的结合方案。
    二、MIMO技术
    MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)系统示意图如图1所示,该技术最早是由Marconi于1908年提出的,它利用多天线来抑制信道衰落。MIMO技术是指在发射端和接收端分别设置多副发射天线和接收天线,其出发点是将多发送天线与多接收天线相结合以改善每个用户的通信质量(如差错率)或提高通信效率(如数据速率)。MIMO技术实质上是为系统提供空间复用增益和空间分集增益,空间复用技术可以大大提高信道容量,而空间分集则可以提高信道的可靠性,降低信道误码率。通常,多径要引起衰落,因而被视为有害因素,然而对于MIMO来说,多径可以作为一个有利因素加以利用,MIMO技术的关键是能够将传统通信系统中存在的多径衰落影响因素变成对用户通信性能有利的增强因素,MIMO技术有效地利用随机衰落和可能存在的多径传播来成倍地提高业务传输速率,因此它能够在不增加所占用的信号带宽的前提下使无线通信的性能改善几个数量级。假定发送端有N个发送天线,有M个接收天线,在收发天线之间形成M×N信道矩阵H,在某一时刻t,信道矩阵为:

    其中H的元素是任意一对收发天线之间的增益。对于信道矩阵参数确定的MIMO信道,假定发送端不知道信道信息,总的发送功率为 ,与发送天线的数量M无关;接收端的噪声用N×1向量n表示,是独立零均值高斯复变量,各个接收天线的噪声功率均为 ;发送功率平均分配到每一个发送天线上,则容量公式为:
    
    令M不变,增大N,使得 ,这时可以得到容量的近似表达式:
    
    从上式可以看出,此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量,在不增加带宽和天线发送功率的情况下,频谱利用率可以成倍地提高。利用MIMO技术可以成倍提高信道的容量,同时也可以提高信道的可靠性,降低误码率。前者是利用MIMO信道提供的空间复用增益,后者是利用MIMO信道提供的空间分集增益。目前MIMO技术领域另一个研究热点就是空时编码。常见的空时码有空时块码、空时格码。空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集,从而降低信道误码率。
    
    图1 MIMO系统框图
    三、OFDM技术
    根据多径信道在频域中表现出来的频率选择性衰落特性,提出正交频分复用的调制技术。如图2所示,正交频分复用的基本原理是把高速的数据流通过串并变换,分配到传输速率相对较低的若干子信道中进行传输,在频域内将信道划分为若干互相正交的子信道,每个子信道均拥有自己的载波分别进行调制,信号通过各个子信道独立传输。如果每个子信道的带宽被划分得足够窄,每个子信道的频率特性就可近似看作是平坦的,即每个子信道都可看作无符号间干扰(ISI)的理想信道,这样在接收端不需要使用复杂的信道均衡技术即可对接收信号可靠地解调。在OFDM系统中,在OFDM符号之间插入保护间隔来保证频域子信道之间的正交性,消除OFDM符号之间的干扰。
    但是要注意,在发送端实际发送1个OFDM时域序列的长度为Nd+Nc,Nd是一个OFDM符号能够传送的频域符号数,加在前面长度为Nc的序列称为循环前缀(CyclicPrefix)或防护间隔(GuardInterval),利用它使得前—OFDM符号对当前OFDM符号的干扰只影响到循环前缀部分,不会对当前OFDM符号造成影响,这就有效地消除了OFDM符号之间的干扰(ISI)。引入循环前缀会使系统的传输效率有所下降,但这是为保证OFDM子载波之间的正交性和消除OFDM符号间干扰所必须付出的代价。OFDM技术之所以越来越受关注,是因为OFDM有很多独特的优点:
    (1)频谱利用率很高,频谱效率比串行系统高近一倍。这一点在频谱资源有限的无线环境中很重要。OFDM信号的相邻子载波相互重叠,从理论上讲其频谱利用率可以接近Nyquist极限。
    (2)抗多径干扰与频率选择性衰落能力强,由于OFDM系统把数据分散到许多个子载波上,大大降低了各子载波的符号速率,从而减弱多径传播的影响,若再通过采用加循环前缀作为保护间隔的方法,甚至可以完全消除符号间干扰。
    (3)采用动态子载波分配技术能使系统达到最大比特率。通过选取各子信道,每个符号的比特数以及分配给各子信道的功率使总比特率最大。即要求各子信道信息分配应遵循信息论中的“注水定理”,亦即优质信道多传送,较差信道少传送,劣质信道不传送的原则。
    (4)通过各子载波的联合编码,可具有很强的抗衰落能力。OFDM技术本身已经利用了信道的频率分集,如果衰落不是特别严重,就没有必要再加时域均衡器。但通过将各个信道联合编码,可以使系统性能得到提高。
    (5)基于离散傅立叶变换(DFT)的OFDM有快速算法,OFDM采用IFFT和FFT来实现调制和解调,易用DSP实现。
    
    图2 OFDM系统框图
    四、MIMO与OFDM的结合
    MIMO系统在一定程度上可以利用传播中多径分量,也就是说MIMO可以抗多径衰落,但是对于频率选择性深衰落,MIMO系统依然是无能为力。目前解决MIMO系统中的频率选择性衰落的方案一般是利用均衡技术,还有一种是利用OFDM。大多数研究人员认为OFDM技术是4G的核心技术,4G需要极高频谱利用率的技术,而OFDM提高频谱利用率的作用毕竟是有限的,在OFDM的基础上合理开发空间资源,也就是MIMO-OFDM,可以提供更高的数据传输速率。另外ODFM由于码率低和加入了时间保护间隔而具有极强的抗多径干扰能力。由于多径时延小于保护间隔,所以系统不受码间干扰的困扰,这就允许单频网络(SFN)可以用于宽带OFDM系统,依靠多天线来实现,即采用由大量低功率发射机组成的发射机阵列消除阴影效应,来实现完全覆盖。下面给出MIMO-OFDM的结合方案。
    

    点击查看大图

    图3 MIMO-OFDM系统框图
    在本方案中的数据进行两次串并转换,首先将数据分成N个并行数据流,将这N个数据流中的第n(n∈[1,N])个数据流进行第二次串并转换成L个并行数据流,分别对应L个子载波,将这L个并行数据流进行IFFT变换,将信号从频域转换到时域,然后从第n(n∈[1,N])个天线上发送出去。这样共有NL个M-QAM符号被发送。整个MIMO系统假定具有N个发送天线,M个接收天线。在接收端第m(m∈[1,M])个天线接收到的第l个子载波的接收信号为:
    
    其中Hm,n,l是第l个子载波频率上的从第n个发送天线到第m个接收天线之间的信道矩阵,并且假定该信道矩阵在接收端是已知的,Cn,l是第个子载波频率上的从第n个发送天线发送的符号,ηm,l是第l个子载波频率上的从第m个接收天线接收到的高斯白噪声。这样在接收端接收到的第l个子载波频率上的N个符号可以通过V-BLAST算法进行解译码,重复进行L次以后,NL个M-QAM符号可以被恢复。
    4.1MIMO-OFDM的信道估计
    在一个传输分集的OFDM系统中,只有在收端有很好的信道信息时,空时码才能进行有效的解码。估计信道参数的难度在于,对于每一个天线每一个子载波都对应多个信道参数。但好在对于不同的子载波,同一空分信道的参数是相关的。根据这一相关性,可以得到参数的估计方法。MIMO-OFDM系统信道估计方法一般有三种:非盲信道估计、盲信道估计和半盲信道估计。下面分别对这三种信道估计方法进行简单介绍。
    4.1.1非盲信道估计
    非盲信道估计是通过在发送端发送导频信号或训练序列,接收端根据所接收的信号估计出导频处或训练序列处的信道参数,然后根据导频或训练序列处的信道参数得到数据信号处的信道参数。当信道为时变信道时,即使是慢时变信道,也必须周期性的发射训练序列,以便及时更新信道估计。这类方法的好处是估计误差小,收敛速度快,不足是由于发送导频或训练序列而浪费了一定的系统资源。
    4.1.2盲信道估计
    盲信道估计是利用信道的输出以及与输入有关的统计信息,在无需知道导频或训练序列的情况下估计信道参数。其好处是传输效率高,不足是鲁棒性相对较差、收敛速度慢,而且运算量较大。
    4.1.3半盲信道估计
    半盲信道估计是在盲信道估计的基础上发展起来的,它利用尽量少的导频信号或训练序列来确定盲信道估计算法所需的初始值,然后利用盲信道估计算法进行跟踪、优化,获得信道参数。由于盲信道算法运算复杂度较高,目前还存在很多问题,难以实用化。而半盲信道估计算法有望在非盲算法和盲算法的基础上进行折衷处理,从而降低运算复杂度。可以预计,对盲及半盲信道估计的研究将成为MIMO-OFDM信道估计研究的热点。
    五、结束语
    在未来的宽带无线通信系统中存在两个最严峻的挑战:多径衰落信道和带宽效率。OFDM将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道,减小了多径衰落的影响,而MIMO技术能够在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数据流,这样就有效地提高了系统的传输速率,即在不增加系统带宽的情况下增加频谱效率。这样,将OFDM和MIMO两种技术相结合就能达到两种效果:一种是实现很高的传输速率,另一种是通过分集实现很强的可靠性,同时,在MIMO-OFDM中加入合适的数字信号处理的算法能更好地增强系统的稳定性。MIMO-FDM技术是OFDM与MIMO技术结合形成的新技术,通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集,提高了信号质量,充分利用了时间、频率和空间3种分集技术,大大增加了无线系统对噪声、干扰、多径的容限。因此,基于OFDM的MIMO系统具有逼近极限的系统容量和良好的抗衰落特性,可以预见,它将是下一代网络采用的核心技术。
    
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