5.4.1 人工鱼遗传操作设计
遗传算法是生物进化的计算模型，尽管与自然进化相比遗传算法极为简单，但是它抓住了进化的本质。在自然界中，物种通过进化不断地适应复杂变化的环境。一般认为：进化过程发生在染色体结构上，而不是生物体上。物种以群体遗传的方式实现进化适应，自然选择使适应环境的个体生存，不适应环境的个体淘汰，这隐含着对生物体所携带的遗传物质的挑选，有性生殖使两个亲代染色体上的基因在于代中混合、重组，以快速形成更好的基因组合，而偶然发生的变异有时也能改进染色体的结构。
作为生物进化的计算模型，遗传算法将自然选择、遗传和变异均看作是遗传信息传递和处理的方式。这种高度理想化的模型可能会揭示出自然进化系统的本质属性，因此，遗传算法是研究人工生命的基础理论之一。
生物体通过各种生殖方式繁衍种族，单细胞生物通过细胞分裂来繁衍自己，多细胞生物通过无性繁殖和有性生殖来繁衍后代。无论哪种生殖方式，都是为了生命在世代间的延续，并使子代跟亲代相似。
同一个品种的人工鱼，其外部形态特征基本相似。第一组基因中的“种类”决定了人工鱼的鱼种，同一品种的人工鱼这个基因值是相同的。当两条同种的人工鱼交配后，子代小鱼中决定“种类”的这个基因值直接从父辈中复制，其他基因，随机地取自雄鱼或雌鱼，因此小鱼的表现型可能某些方面像雌鱼，某些方面像雄鱼。当同种人工鱼进行交配时，应产生同种的小鱼，主要考虑遗传的作用。下面是我们设计的几种遗传操作。
1.单点交叉遗传操作
在人工鱼的染色体结构中，决定人工鱼各种性状的基因是由长度不同的二进制编码组成的，我们将每一个基因看成是一个不可分割的单元，每个单元的不同取值，决定了人工鱼某个性状的不同表现，如红色的鱼或灰色的鱼等。因此，在遗传操作中，我们也将基因看成是最小的单元。在单点交叉遗传操作中，在人工鱼所组成的染色体上，随机地选择一个基因点（不像遗传算法中那样，随机地选择一个二进制点），互换该基因点前后雌鱼和雄鱼的各个基因值，生成西个新的小鱼的染色体。如图5.3 所示。
人工鱼染色体上有21个基因。则可能有20个不同的交叉点，即每两条人工鱼通过单点交叉遗传操作能够产生20种特征不同的子代。
2.两点交叉遗传操作
在单点交叉遗传操作中，在人工鱼所组成的染色体上。随机地选择两个基因点（不像遗传算法中那样，.随机地选择两个二进制点），互换雌鱼和雄鱼在这两个基因点之间的基因值，生成两个新的小鱼的染色体，如图5.4所示。
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