（3）生存斗争和适者生存 当种群中的个体数量因为繁殖而超过一定的阈值时，就 会出现生存斗争和适者生存的现象。由于种群内资源有限，只有强大的个体才能争取到 更多的生存资源，所以种群内部个体之间就存在相互竞争，这样弱小的个体就会被淘汰， 这就是弱肉强食生存法则。在生物的延续过程中这样的生存斗争不断进行，于是适者生 存，能够适应环境的生物拥有生存的机会。而其中能够往更优秀方向变异的个体将被保 留，没有朝着优秀方向变异的个体则不会被保留，所以自然选择在一定程度上控制了个 体变异的方向。

达尔文的进化理论阐释了自然选择对生物造成的潜移默化的进化，这在生物学史上 占据着里程碑的地位。孟德尔于 1866 年发表了“植物杂交实验”的论文，他通过对豌 豆遗传特征的观察，总结出了两个基本规律——分离律和自由组合律，这正是生物有性 生殖产出后代的基本遗传规律，这两个规律奠定了现代遗传学的基础。

为了研究种群中基因库的组成及其变化情况，将种群作为遗传学研究的基本单位。 假设在一定的地理范围内，一个种群是由一个物种的所有个体成员组成的，种群中个体 之间的特征在拥有普遍相似的基础上又有着明显的区别，种群的遗传通过异性个体之间 的有性生殖传给后代，这样后代既拥有了父代了遗传信息也拥有了母代的遗传信息，也 就实现了种群中基因的交流。当种群中发生变异进化的个体越来越多的时候，也带动着 整个种群进化到更高层次。这方面的研究也被称为种群遗传学。其观点是生物的进化实 际上是种群的进化，自然界中的个体不可能一直生存，但种群中优秀个体的遗传信息则 是被继续保留，并以子代个体基因型的形式存在，而这些基因型所组成的集合，被称为 这个种群的基因库，基因库随着目前种群个体的基因型的变化而变化。所谓的种群的进 化就是种群基因库组成的进化，种群基因库中的基因越优秀说明这个种群对环境的适应 度就越高。后代遗传组成的改变也有可能是由单个体繁殖机会的差异导致的，这样的情 况下也能够进行自然选择的进化。

下面解释一下几个生物学的基本概念和术语，这有助于更好的理解遗传算法[9]。 染色体（chromosome）：由具有遗传信息的基因组成，是遗传物质的主要载体。 个体（inpidual）：具有一定特征的单个生命体。 种群（population）：所有个体的集合就是种群，个体越多，种群越大，种群的基因库也就越大。

进化（evolution）：生物为了生存，变得更加适应环境，必须要求其品质不断得到提 升，这种现象称为进化。个体进化并不能改变生物的进化，而是以种群的进化作为评定 标准的。

适应度（fitness）：为了表示生物对生存环境的适应度程度，需要一个术语来最为度 量标准，生物学家使用了适应度作为其评定标准。适应度越高，说明生物对生存环境越 适应，这样的个体在种群中将获得更加多的繁殖机会将遗传信息传给下一代；相反适应 度越低，个体的繁殖机会就会相对较少，甚至逐渐消失殆尽，它的遗传信息也会随之从 种群的基因库中消失。

选择（selection）：生存环境对适应度不同的个体进行了自然选择，这样的选择也是 有一定的概率的，概率是按照适应的高低比例分配的。所以说，选择是按照适应度对生 物进行评价的并对其进行优胜劣汰的过程。

交叉（crossover）：有性生殖产生下一代，需要经过一个重要的过程就是染色体的 交叉重组，交叉重组的过程是先将两个染色体的某一相同位置处截断，然后被分为四段 的染色体分别交叉组合形成两个新的染色体。这个过程又称为基因重组，经典遗传学中 也称之为“杂交”。