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把化学反应当成优化算子来用

本章目录

把化学反应当成优化算子来用
把分子碰撞当成解空间搜索
把化学反应拆成可跑的算子与后处理
CRO 合成与低效碰撞的收尾更新逻辑
化学优化里的无效碰撞与分解怎么写
化学反应优化里的子代替换与无效碰撞
最后说句实在话

把化学反应当成优化算子来用

化学操作符的核心思路，是把种群里的候选解当成反应物，让它们在迭代中发生「反应」生成新解，而不是像遗传算法那样只靠交叉变异。在 MT5 的优化框架里，这一层可以替换掉默认的遗传算子，用反应概率控制探索强度。实现时先定义反应规则：两个试剂（解向量）按亲和度决定是否结合，结合后产生子代并保留能量更低的那个。下面这段是操作符的骨架，跑在自定义优化器中。该思路在 2025 年 1 月发布的测试版本里被接进 MT5 测试器，作者给出的基础种群规模建议从 50 起步，反应步数直接决定单次优化耗时。外汇与贵金属品种上跑这类自定义优化，参数空间陡峭、过拟合概率偏高，属于高风险验证行为。

「把分子碰撞当成解空间搜索」

化学反应优化（CRO）由 Lam 和 Li 在 2012 年提出，核心是把热力学前两定律搬进优化器。系统由物质与环境构成，每个粒子带势能和动能；第一定律保证能量只在两者间转换，第二定律让熵增、系统趋向混乱。在 CRO 视角下，高动能分子跑得更快，系统无序度上升，所有反应最终倾向落到势能最低的均衡态。算法正是借这种「多余能量外泄、结构重组」的过程，把搜索引向更优解。分子碰撞分单分子（对外部）与双分子（互相）两类，效率受活化能、空间位阻影响。哪怕键结构微小变动，产物吉布斯能也可能明显下降——这给交易者一个直觉：参数微扰在优化里常常比大步乱跳更有效。外汇与贵金属波动高、滑点诡异，拿 CRO 调 EA 参数时务必用小样本多次重跑验证。

◍ 把化学反应拆成可跑的算子与后处理

原始 CRO 把分子当成基本单位，用势能、动能和四种化学作用（壁面无效碰撞、分解、分子内反应、合成）来在解空间里又探索又利用。但作者原版有个硬伤：适应度（利润因子之类）的数值范围可能很小，而算法外部却拿一个常数当能量参数，两者根本对不上，导致原版只能塞进极窄的任务里，不是通用优化器。我们动手改了三处：把适应度明确映射为势能、动能只做补偿；把每个化学算子切成「算子本身 + 后算子」两段，先改分子坐标、算完适应度再决定怎么更新；用固定种群大小替代动态膨胀——实验里原版能在某些参数下从 50 个分子涨到 1000 多个，我们靠计数器加父索引回填，子分子直接替掉母分子，省掉销毁逻辑。反应类型用枚举锁死：synthesis 两合一、interMolecularInefColl 双分子互撞不反应、decomposition 一拆二、inefCollision 撞墙微改结构。分子结构 S_CRO_Agent 含 structure[] 坐标数组、NumHit 碰撞计数、indMolecule_1/2 亲代索引、KE 动能、f 适应度、rType 反应类型，Init 方法按 coords 扩数组并用 0 或 -DBL_MAX 清字段。以 InefCollision 为例，它先卡 molCNT >= popSize 就退出，复制母结构后对每个坐标跑 N 函数做邻域扰动，再用 SeInDiSp 夹到 [rangeMin, rangeMax]，挂好 indMolecule_1 与 rType=inefCollision，molCNT 加 1。真正的取舍放在 PostInefCollision：若子代 f 优于母代则覆盖并清 NumHit，否则母代 NumHit 加 1——这部分才是能量守恒在代码里的落点。 Decomposition 与 PostDecomposition 同理，一拆二后分别扰前半、后半坐标；后处理里比较两个子代 f，优者替母代并清计数，都不如母代则母代 NumHit 加 1。InterMolInefColl 则是双母代各生一子代，同样邻域扰动加夹界，后处理留待下一步接上。

CRO 合成与低效碰撞的收尾更新逻辑

C_AO_CRO 类的 PostInterMolInefColl 方法处理分子间无效碰撞的后续状态。它接收碰撞得到的 mol 引用，若 mol.indMolecule_2 等于 -1 说明已处理过直接退出；否则取两个父分子索引 ind1、ind2，比较新分子与“姐妹”适应度 f 之和是否大于两父分子 f 之和，若大于则新分子替换父分子且被替换者 NumHit 清零，否则父分子 NumHit 各加 1。 synthesis 方法按索引 index1、index2 融合两父分子创建新分子，并传入 molCNT 计数器引用。当 molCNT >= popSize 时返回 false 不做操作；循环里每个坐标以随机数 < 0.5 取父1对应位、否则取父2，再把 indMolecule_1/2 存父索引、rType 设 synthesis、NumHit 置 0，结束令 molCNT 加 1 并返回 true。 PostSynthesis 方法在合成后提取父索引，若新分子 f 大于两父 f 则替换其中 f 较小的父分子并清零其 NumHit，否则父分子 NumHit 加 1。N 方法负责扰动单坐标：算 dist = (范围差 × molecPerturb)，限定新值不越界后用 u.GaussDistribution 按旧值与 min/max 标准差（等于 8）采新坐标。这些更新规则直接决定种群里分子何时被淘汰或保留。在 MT5 里把 molecPerturb 从 0.1 调到 0.3，高斯标准差保持 8，能直观看到合成后坐标跳跃幅度变大、NumHit 累积速度变化，外汇与贵金属参数优化属高风险实验，结果仅具概率倾向。

MQL5 / C++

enum E_ReactionType
{
  synthesis,
  interMolecularInefColl,
  decomposition,
  inefCollision
};
class=class="str">"cmt">// Molecule structure
class="kw">struct S_CRO_Agent
{
    class="type">class="kw">double structure [];
    class="type">int    NumHit;
    class="type">int    indMolecule_1;
    class="type">int    indMolecule_2;
    class="type">class="kw">double KE;
    class="type">class="kw">double f;
    E_ReactionType rType;
    class=class="str">"cmt">// Initialization method
    class="type">void Init(class="type">int coords)
    {
        ArrayResize(structure, coords);
        NumHit       = class="num">0;
        indMolecule_1 = class="num">0;
        indMolecule_2 = class="num">0;
        f             = -DBL_MAX;
        KE            = -DBL_MAX;
    }
};
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">// Ineffective collision. Obtaining a new molecule by displacing a parent one.

「化学优化里的无效碰撞与分解怎么写」

在基于化学反应优化的参数搜索里，子代生成不是每次都有效。InefCollision 负责处理「无效碰撞」：当 molCNT 未超 popSize 时，把父代结构复制给一个新子代，仅对前 coords 维做扰动，并标记其来源与类型。 PostInefCollision 在评估后回收结果：若子代适应度 mol.f 优于父代 Mparent[ind].f，就覆盖父代结构并清零命中计数；否则父代 NumHit 加一，用于后续判断是否触发分解。 Decomposition 则一次产出两个子代（要求 molCNT <= popSize-2）。前半维给 index1_ 扰动、后半维给 index2_ 扰动，两个子代互相记录姊妹索引；第二个子代把 indMolecule_2 设 -1，避免结果处理时被重复计算。这套逻辑直接决定 EA 调参时的种群多样性。在 coords=10、popSize=30 的测试里，若 NumHit 阈值设低，分解频率会明显上升，可能加快脱离局部极值但也会增加回测耗时。

MQL5 / C++

class="type">bool C_AO_CRO::InefCollision(class="type">int index, class="type">int &molCNT)
{
  if (molCNT >= popSize) class="kw">return class="kw">false;
  class="type">int index1_ = molCNT;
  ArrayCopy(Mfilial [index1_].structure, Mparent [index].structure);
  for (class="type">int c = class="num">0; c < coords; c++)
  {
    N(Mfilial [index1_].structure [c], c);
    Mfilial [index1_].structure [c] = u.SeInDiSp(Mfilial [index1_].structure [c], rangeMin [c], rangeMax [c], rangeStep [c]);
  }
  Mfilial [index1_].indMolecule_1 = index;                    class=class="str">"cmt">// save the parent molecule index
  Mfilial [index1_].rType       = inefCollision;
  Mfilial [index1_].NumHit      = class="num">0;
  molCNT++;
  class="kw">return true;
}
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">// Handling the results of an ineffective collision.
class="type">void C_AO_CRO::PostInefCollision(S_CRO_Agent &mol)
{
  class="type">int ind = mol.indMolecule_1;
  if (mol.f > Mparent [ind].f)
  {
    ArrayCopy(Mparent [ind].structure, mol.structure);
    Mparent [ind].f = mol.f;
    Mparent [ind].NumHit = class="num">0;
  }
  else
  {
    Mparent [ind].NumHit++;
  }
}
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">// Decomposition. Obtaining two new molecules by decomposing a parent one.
class="type">bool C_AO_CRO::Decomposition(class="type">int index,  class="type">int &molCNT)
{
  if (molCNT >= popSize - class="num">1) class="kw">return class="kw">false;
  class=class="str">"cmt">// Creating two new molecules M_ω&class="macro">#x27;_1 and M_ω&class="macro">#x27;_2 from M_ω
  class="type">int index1_ = molCNT;
  class="type">int index2_ = molCNT + class="num">1;
  ArrayCopy(Mfilial [index1_].structure, Mparent [index].structure);
  ArrayCopy(Mfilial [index2_].structure, Mparent [index].structure);
  for (class="type">int c = class="num">0; c < coords / class="num">2; c++)
  {
    N(Mfilial [index1_].structure [c], c);
    Mfilial [index1_].structure [c] = u.SeInDiSp(Mfilial [index1_].structure [c], rangeMin [c], rangeMax [c], rangeStep [c]);
  }
  for (class="type">int c = coords / class="num">2; c < coords; c++)
  {
    N(Mfilial [index2_].structure [c], c);
    Mfilial [index2_].structure [c] = u.SeInDiSp(Mfilial [index2_].structure [c], rangeMin [c], rangeMax [c], rangeStep [c]);
  }
  Mfilial [index1_].indMolecule_1 = index;                    class=class="str">"cmt">// save the parent molecule index
  Mfilial [index1_].indMolecule_2 = index2_;                  class=class="str">"cmt">// save the index of the second daughter molecule
  Mfilial [index1_].rType       = decomposition;
  Mfilial [index1_].NumHit      = class="num">0;
  Mfilial [index2_].indMolecule_1 = index1_;                  class=class="str">"cmt">// save the index of the first daughter molecule
  Mfilial [index2_].indMolecule_2 = -class="num">1;                       class=class="str">"cmt">// mark the molecule so we do not handle it twice
  Mfilial [index2_].rType       = decomposition;
  Mfilial [index2_].NumHit      = class="num">0;
  molCNT += class="num">2;
  class="kw">return true;
}
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">// Handling decomposition results.

◍ 化学反应优化里的子代替换与无效碰撞

在化学反应优化（CRO）框架里，PostDecomposition 负责把一次分解反应后的较优子代写回父代种群。逻辑很直接：若子代 index1_ 或 index2_ 的适应度 f 高于对方且高于原父代，就用 ArrayCopy 把结构抄进 Mparent[ind]，并把 NumHit 清零；谁都没赢就给父代 NumHit 加一，作为后续触发其他反应的计数。 InterMolInefColl 模拟的是分子间无效碰撞：从两个父代各复制结构到两个新子代，再对每个坐标调用 N() 做邻域扰动，最后用 SeInDiSp 把值夹回 [rangeMin, rangeMax] 并按 rangeStep 离散化。注意 molCNT 每次加 2，且第二个子代把 indMolecule_2 标成 -1，避免 Post 阶段被重复处理。这套机制在 MT5 里跑时，popSize 若设为 50，molCNT 到 48 就会因 molCNT >= popSize - 1 直接返回 false，停止生成新子代。外汇与贵金属参数寻优用此法高风险，邻域步长设错可能让种群早熟收敛。

MQL5 / C++

class="type">void C_AO_CRO::PostDecomposition(S_CRO_Agent &mol)
{
  if (mol.indMolecule_2 == -class="num">1) class="kw">return;
  class="type">int ind = mol.indMolecule_1;
  class="type">int index2_ = mol.indMolecule_2;
  class="type">int index1_ = Mfilial [index2_].indMolecule_1;
  class="type">bool flag = class="kw">false;
  if (Mfilial [index1_].f > Mfilial [index2_].f && Mfilial [index1_].f > Mparent [ind].f)
  {
    ArrayCopy(Mparent [ind].structure, Mfilial [index1_].structure);
    Mparent [ind].f = Mfilial [index1_].f;
    Mparent [ind].NumHit = class="num">0;
    flag = true;
  }
  if (!flag)
  {
    if (Mfilial [index2_].f > Mfilial [index1_].f && Mfilial [index2_].f > Mparent [ind].f)
    {
      ArrayCopy(Mparent [ind].structure, Mfilial [index2_].structure);
      Mparent [ind].f = Mfilial [index2_].f;
      Mparent [ind].NumHit = class="num">0;
      flag = true;
    }
  }
  if (!flag)
  {
    Mparent [ind].NumHit++;
  }
}
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">// Intermolecular ineffective collision. Obtaining two new molecules by changing two parent ones
class="type">bool C_AO_CRO::InterMolInefColl(class="type">int index1, class="type">int index2, class="type">int &molCNT)
{
  if (molCNT >= popSize - class="num">1) class="kw">return class="kw">false;
  class="type">int index1_ = molCNT;
  class="type">int index2_ = molCNT + class="num">1;
  class=class="str">"cmt">// Obtaining molecules
  ArrayCopy(Mfilial [index1_].structure, Mparent [index1].structure);
  ArrayCopy(Mfilial [index2_].structure, Mparent [index2].structure);
  class=class="str">"cmt">// Generating new molecules ω&class="macro">#x27;_1 = N(ω1) and ω&class="macro">#x27;_2 = N(ω2) in the vicinity of ω1 and ω2
  for (class="type">int c = class="num">0; c < coords; c++)
  {
    N(Mfilial [index1_].structure [c], c);
    N(Mfilial [index2_].structure [c], c);
  }
  for (class="type">int c = class="num">0; c < coords; c++)
  {
    Mfilial [index1_].structure [c] = u.SeInDiSp(Mfilial [index1_].structure [c], rangeMin [c], rangeMax [c], rangeStep [c]);
    Mfilial [index2_].structure [c] = u.SeInDiSp(Mfilial [index2_].structure [c], rangeMin [c], rangeMax [c], rangeStep [c]);
  }
  Mfilial [index1_].indMolecule_1 = index1;                 class=class="str">"cmt">// save the index of the first parent molecule
  Mfilial [index1_].indMolecule_2 = index2_;                class=class="str">"cmt">// save the index of the second daughter molecule
  Mfilial [index1_].rType          = interMolecularInefColl;
  Mfilial [index1_].NumHit         = class="num">0;
  Mfilial [index2_].indMolecule_1 = index2;                 class=class="str">"cmt">// save the index of the second parent molecule
  Mfilial [index2_].indMolecule_2 = -class="num">1;                     class=class="str">"cmt">// mark the molecule so we do not handle it twice
  Mfilial [index2_].rType          = interMolecularInefColl;
  Mfilial [index2_].NumHit         = class="num">0;
  molCNT += class="num">2;
  class="kw">return true;
}
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">// Handling the results of an intermolecular ineffective collision.
class="type">void C_AO_CRO::PostInterMolInefColl(S_CRO_Agent &mol)
{
  if (mol.indMolecule_2 == -class="num">1) class="kw">return;
  class="type">int ind1 = mol.indMolecule_1;

最后说句实在话

上面这段 C_AO_CRO 的收尾函数把化学反应优化（CRO）落到了 MT5 可以跑的代码层：Synthesis 用 0.5 的概率从两个父代里随机挑坐标拼出新分子，PostSynthesis 只在子代适应度同时压过双亲时才替换较弱那一方，否则双亲 NumHit 各加一。 N 函数给了邻域扰动的具体边界——扰动幅度 = (区间上界-下界)*molecPerturb，且用高斯分布（参数 8）在截断区间内重采样，避免越界。把这套逻辑接进你自己的 EA 框架，先在 popSize 和 molecPerturb 上做参数扫描，外汇与贵金属市场高波动下过拟合概率不低，实盘前务必用历史数据回测验证。

MQL5 / C++

class="type">int ind2 = Mfilial [mol.indMolecule_2].indMolecule_1;

Mparent [ind1].NumHit++;
Mparent [ind2].NumHit++;
if (mol.f + Mfilial [mol.indMolecule_2].f > Mparent [ind1].f + Mparent [ind2].f)
{
  ArrayCopy(Mparent [ind1].structure, mol.structure);
  Mparent [ind1].f = mol.f;
  ArrayCopy(Mparent [ind2].structure, Mfilial [mol.indMolecule_2].structure);
  Mparent [ind2].f = Mfilial [mol.indMolecule_2].f;
}
}
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">// Synthesis. Obtaining a new molecule by fusing two parent ones
class="type">bool C_AO_CRO::Synthesis(class="type">int index1, class="type">int index2, class="type">int &molCNT)
{
  if (molCNT >= popSize) class="kw">return class="kw">false;
  class=class="str">"cmt">// Create a new M_ω&class="macro">#x27; molecule from M_ω1 and M_ω2
  for (class="type">int i = class="num">0; i < coords; i++)
  {
    if (u.RNDprobab() < class="num">0.5) Mfilial [molCNT].structure [i] = Mparent [index1].structure [i];
    else                      Mfilial [molCNT].structure [i] = Mparent [index2].structure [i];
  }
  Mfilial [molCNT].indMolecule_1 = index1; class=class="str">"cmt">// save the index of the first parent molecule
  Mfilial [molCNT].indMolecule_2 = index2; class=class="str">"cmt">// save the index of the second parent molecule
  Mfilial [molCNT].rType         = synthesis;
  Mfilial [molCNT].NumHit        = class="num">0;
  molCNT++;
  class="kw">return true;
}
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">// Handling synthesis results.
class="type">void C_AO_CRO::PostSynthesis(S_CRO_Agent &mol)
{
  class="type">int ind1 = mol.indMolecule_1;
  class="type">int ind2 = mol.indMolecule_2;
  if (mol.f > Mparent [ind1].f && mol.f > Mparent [ind2].f)
  {
    if (Mparent [ind1].f < Mparent [ind2].f)
    {
      ArrayCopy(Mparent [ind1].structure, mol.structure);
      Mparent [ind1].f = mol.f;
      Mparent [ind1].NumHit = class="num">0;
    }
    else
    {
      ArrayCopy(Mparent [ind2].structure, mol.structure);
      Mparent [ind2].f = mol.f;
      Mparent [ind2].NumHit = class="num">0;
    }
  }
  else
  {
    Mparent [ind1].NumHit++;
    Mparent [ind2].NumHit++;
  }
}
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
class="type">void C_AO_CRO::N(class="type">class="kw">double &coord, class="type">int coordPos)
{
  class="type">class="kw">double dist = (rangeMax [coordPos] - rangeMin [coordPos]) * molecPerturb;
  class="type">class="kw">double min = coord - dist; if (min < rangeMin [coordPos]) min = rangeMin [coordPos];
  class="type">class="kw">double max = coord + dist; if (max > rangeMax [coordPos]) max = rangeMax [coordPos];
  coord = u.GaussDistribution(coord, min, max, class="num">8);
}
class=class="str">"cmt">//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

常见问题

把每次反应看作在参数解空间里的一次邻域搜索，用反应产物替代旧解，保留更优个体即可。

设定能量阈值，低于阈值的碰撞直接丢弃不更新种群，只对有效碰撞做子代替换。

可以，小布能按你给的算子规则批量跑碰撞与替换，并标出哪些是无效应被丢弃的。

可能是无效碰撞没过滤就参与了替换，先加分解判定再入库，避免劣解污染种群。

建议按周或重大数据后重跑一次，单次样本不少于200根K线，降低过拟合概率。

把化学反应当成优化算子来用

把化学反应当成优化算子来用

「把分子碰撞当成解空间搜索」

◍ 把化学反应拆成可跑的算子与后处理

CRO 合成与低效碰撞的收尾更新逻辑

「化学优化里的无效碰撞与分解怎么写」

◍ 化学反应优化里的子代替换与无效碰撞

最后说句实在话

常见问题

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