模拟退火算法的简介

作者&投稿:霍毅 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
模拟退火法的详细简介~

模拟退火的原理也和金属退火的原理近似:将热力学的理论套用到统计学上,将搜寻空间内每一点想像成空气内的分子;分子的能量,就是它本身的动能;而搜寻空间内的每一点,也像空气分子一样带有“能量”,以表示该点对命题的合适程度。演算法先以搜寻空间内一个任意点作起始:每一步先选择一个“邻居”,然后再计算从现有位置到达“邻居”的概率。[编辑]模拟退火算法的模型[1]模拟退火算法可以分解为解空间、目标函数和初始解三部分。模拟退火的基本思想:(1) 初始化:初始温度T(充分大),初始解状态S(是算法迭代的起点), 每个T值的迭代次数L(2) 对k=1,……,L做第(3)至第6步:(3) 产生新解S′(4) 计算增量Δt′=C(S′)-C(S),其中C(S)为评价函数(5) 若Δt′0,然后转第2步。模拟退火算法新解的产生和接受可分为如下四个步骤:第一步是由一个产生函数从当前解产生一个位于解空间的新解;为便于后续的计算和接受,减少算法耗时,通常选择由当前新解经过简单地变换即可产生新解的方法,如对构成新解的全部或部分元素进行置换、互换等,注意到产生新解的变换方法决定了当前新解的邻域结构,因而对冷却进度表的选取有一定的影响。第二步是计算与新解所对应的目标函数差。因为目标函数差仅由变换部分产生,所以目标函数差的计算最好按增量计算。事实表明,对大多数应用而言,这是计算目标函数差的最快方法。第三步是判断新解是否被接受,判断的依据是一个接受准则,最常用的接受准则是Metropolis准则: 若Δt′Random-of-[0,1])S=S′;IF the-halt-condition-is-TRUE THENtermination=true;End;T_lower;End;End模拟退火算法的应用很广泛,可以较高的效率求解最大截问题(Max Cut Problem)、0-1背包问题(Zero One Knapsack Problem)、图着色问题(Graph Colouring Problem)、调度问题(Scheduling Problem)等等。[编辑]模拟退火算法的参数控制问题[1]模拟退火算法的应用很广泛,可以求解NP完全问题,但其参数难以控制,其主要问题有以下三点:(1) 温度T的初始值设置问题。温度T的初始值设置是影响模拟退火算法全局搜索性能的重要因素之一、初始温度高,则搜索到全局最优解的可能性大,但因此要花费大量的计算时间;反之,则可节约计算时间,但全局搜索性能可能受到影响。实际应用过程中,初始温度一般需要依据实验结果进行若干次调整。(2) 退火速度问题。模拟退火算法的全局搜索性能也与退火速度密切相关。一般来说,同一温度下的“充分”搜索(退火)是相当必要的,但这需要计算时间。实际应用中,要针对具体问题的性质和特征设置合理的退火平衡条件。(3) 温度管理问题。温度管理问题也是模拟退火算法难以处理的问题之一。实际应用中,由于必须考虑计算复杂度的切实可行性等问题,常采用如下所示的降温方式:式中k为正的略小于1.00的常数,t为降温的次数。


模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)最早的思想是由N. Metropolis 等人于1953年提出。1983 年,S. Kirkpatrick 等成功地将退火思想引入到组合优化领域。它是基于Monte-Carlo迭代求解策略的一种随机寻优算法,其出发点是基于物理中固体物质的退火过程与一般组合优化问题之间的相似性。模拟退火算法从某一较高初温出发,伴随温度参数的不断下降,结合概率突跳特性在解空间中随机寻找目标函数的全局最优解,即在局部最优解能概率性地跳出并最终趋于全局最优。模拟退火算法是一种通用的优化算法,理论上算法具有概率的全局优化性能,目前已在工程中得到了广泛应用,诸如VLSI、生产调度、控制工程、机器学习、神经网络、信号处理等领域。
模拟退火算法是通过赋予搜索过程一种时变且最终趋于零的概率突跳性,从而可有效避免陷入局部极小并最终趋于全局最优的串行结构的优化算法。




模拟退火的原理
算法先以搜寻空间内一个任意点作起始:每一步先选择一个“邻居”,然后再计算从现有位置到达“邻居”的概率。模拟退火算法可以分解为解空间、目标函数和初始解三部分。模拟退火的基本思想:(1) 初始化:初始温度T(充分大),初始解状态S(是算法迭代的起点), 每个T值的迭代次数L(2) 对k=1,……,...

退火算法
随后,S.Kirkpatrick、C. D. Gelatt和M. P. Vecchi在《Science》上发表了《Optimization by Simulated Annealing》,将Metropolis的思想延伸至解决旋转系统状态问题,发现其与寻找组合最优解的相似性,从而催生了模拟退火算法的诞生。作为一种基于蒙特卡洛思想的近似求解策略,模拟退火模拟的是自然界冷却过程...

现代优化算法包括
6. 模拟退火算法 模拟退火算法是一种模拟物理退火过程的优化算法。它可以跨越局部最小值,搜索全局最优解。模拟退火算法的基本思想是在解空间中随机产生一个初始解,利用一定条件的接受准则来判断是否接受该解,然后进行概率性的移动。模拟退火算法已经广泛应用于优化调度、电路布局、统计学习等领域。7. ...

模拟退火法(SA)和遗传算法(GA)的专业解释?
模拟退火的原理也和金属退火的原理近似:将热力学的理论套用到统计学上,将搜寻空间内每一点想像成空气内的分子;分子的能量,就是它本身的动能;而搜寻空间内的每一点,也像空气分子一样带有“能量”,以表示该点对命题的合适程度。演算法先以搜寻空间内一个任意点作起始:每一步先选择一个“邻居”...

优化算法的种类有哪些?
正交试验方法、粒子群算法、遗传算法和模拟退火算法都是优化算法,但它们在应用领域、优化目标、优化过程等方面存在一些不同。应用领域:正交试验方法主要应用于实验设计和质量控制,通过有限数量的试验系统地测试和评估各种因素对产品或过程的影响,以确定最佳方案。粒子群算法是一种通过模拟鸟群觅食行为而发展...

退火算法是什么?
探索深度:退火算法的奥秘揭示在数学与计算机科学的交叉领域,退火算法就像一颗智慧的钻石,其独特的理念源自一个生动的物理现象。想象一下,你手握一只大锅,底部坑洼不平,如同一个复杂问题的高维地形。在这个锅中,一个小球代表问题的解,我们试图通过轻轻摇晃锅,引导小球逐渐滑向全局最低点,即问题的最...

退火的应用
加热和冷却的速率以及保温时间都会影响到最终的材料性能。通过这种方式,可以消除金属材料中的内部应力,稳定其尺寸,提高其加工性能,甚至改变其物理和化学性能。其次,退火的概念也被引入到机器学习中,形成了所谓的模拟退火算法。这种算法是一种全局优化方法,用于解决搜索问题、机器学习中的参数调整以及一...

退火的特点是什么意思?
最后一个特点就是退火算法的性能相对较稳定,受初始解的影响较小。这一点与其他搜索算法相比,如遗传算法、蚁群算法等,退火算法因为不会受限于随机性的过程,虽然可能在某些情况下遭遇局部最优解,但总体上在全局最优解方面的表现要相对稳定。因此,在一些求解时间较短和数据量较少的场景下,退火算法常...

模拟退火法
模拟退火法的流程主要包括以下几个步骤:在运用模拟退火算法时,有几个关键的要点需要注意:以下是一个随机模拟退火算法的Python代码示例:以上所述的是使用模拟退火算法的基本处理流程。在对其进行模型调参时,需要有细致的指标和验证数据,以便进行有效处理。根据流程框架,我们可以对其进行抽象化处理:通过...

区间调度问题的解决方案有什么?
遗传算法:遗传算法是一种模拟自然选择和遗传机制的全局优化方法。它通过模拟生物进化的过程,不断迭代和优化解,最终得到最优解。遗传算法的优点是可以找到全局最优解,但是计算复杂性也较高,需要大量的计算资源。模拟退火算法:模拟退火算法是一种随机搜索算法,它通过模拟物质退火的过程,不断调整解的...

铁锋区13057193846: 退火算法(数学名词) - 搜狗百科
鱼泳补肾: 模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)最早的思想是由N. Metropolis 等人于1953年提出.1983 年,S. Kirkpatrick 等成功地将退火思想引入到组合优化领域.它是基于Monte-Carlo迭代求解策略的一种随机寻优算法,其出发点是基于物理中固...

铁锋区13057193846: 模拟退火算法是什么 -
鱼泳补肾: 其实你别想象的太复杂,它的思想搞清楚就好了,他首先是个算法,这个算法的目的是求解,精髓是求最优解,它能使解在迭代过程中跳出局部最优的陷阱,怎么跳出的,是通过接受不好的解,继续迭代,这样就可以从整体上考虑,求出最优解.这是它的精髓,知道这个思想之后,看看程序代码,就可以理解了.希望能帮你.

铁锋区13057193846: 什么是退火算法? -
鱼泳补肾: 退火算法 Simulate Anneal Arithmetic (SAA,模拟退火算法) 模拟退火算法 模拟退火算法来源于固体退火原理,将固体加温至充分高,再让其徐徐冷却,加温时,固体内部粒子随温升变为无序状,内能增大,而徐徐冷却时粒子渐趋有序,在...

铁锋区13057193846: 什么情况下量子退火算法优于模拟退火算法 -
鱼泳补肾: 1、模拟退火算法是一种新的随机搜索方法,它是近年来提出的一种适合于解决大规模组合优化问题的通用而有效的近似算法.与以往的近似算法相比,模拟退火算法具有描述简单、使用灵活、运用广泛、运行效率高和较少受到初始条件约束等...

铁锋区13057193846: 模拟退火算法里的温度代表什么? -
鱼泳补肾: 模拟退火是一种优化算法,它本身是不能独立存在的,需要有一个应用场合,其中温度就是模拟退火需要优化的参数,如果它应用到了聚类分析中,那么就是说聚类分析中有某个或者某几个参数需要优化,而这个参数,或者参数集就是温度所代表的.它可以是某项指标,某项关联度,某个距离等等

铁锋区13057193846: 模拟退火算法优化BP神经网络 -
鱼泳补肾: bp神经元网络的学习过程真正求解的其实就是权值的最优解,因为有可能会得出局部最优解,所以你才会用模拟退火来跳出局部最优解,也就是引入了逃逸概率.在这里你可以把bp的学习过程理解成关于 误差=f(w1,w2...) 的函数,让这个函数在模拟退火中作为目标函数,再加上模拟退火的一些初始参数(初始温度啊,退火速度啊等等),就能找到权值解空间的一个不错的最优解,就是一组权向量.把权向量带入到bp当中去,输入新的对象,自然就能算出新的输出了.算法学习要脚踏实地,你要先学会神经元,在学会退火,两个的结合你才能理解.

铁锋区13057193846: 遗传模拟退火算法优化BP神经网络的Matlab程序 -
鱼泳补肾: “模拟退火”算法是源于对热力学中退火过程的模拟,在某一给定初温下,通过缓慢下降温度参数,使算法能够在多项式时间内给出一个近似最优解.退火与冶金学上的'退火'相似,而与冶金学的淬火有很大区别,前者是温度缓慢下降,后者是温度迅速下降.“模拟退火”的原理也和金属退火的原理近似:我们将热力学的理论套用到统计学上,将搜寻空间内每一点想像成空气内的分子;分子的能量,就是它本身的动能;而搜寻空间内的每一点,也像空气分子一样带有“能量”,以表示该点对命题的合适程度.算法先以搜寻空间内一个任意点作起始:每一步先选择一个“邻居”,然后再计算从现有位置到达“邻居”的概率.很抱歉,回答者上传的附件已失效

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