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[已经解决] 关于模拟退火通俗解释

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jaypu1991        

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    [LV.6]常住居民II

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    发表于 2011-8-7 01:05 |只看该作者 |倒序浏览
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    一. 爬山算法 ( Hill Climbing )4 V6 y! G+ ^$ b$ A" e

    $ k9 x# Z6 a* X$ f6 ]! Q         介绍模拟退火前,先介绍爬山算法。爬山算法是一种简单的贪心搜索算法,该算法每次从当前解的临近解空间中选择一个最优解作为当前解,直到达到一个局部最优解。! Q! m# h+ X; d+ |/ r, N1 _! d

    ( D. Z# ?, L% H: z         爬山算法实现很简单,其主要缺点是会陷入局部最优解,而不一定能搜索到全局最优解。如图1所示:假设C点为当前解,爬山算法搜索到A点这个局部最优解就会停止搜索,因为在A点无论向那个方向小幅度移动都不能得到更优的解。) G6 h9 K% U1 {( B! P/ t5 m

    2 V# e5 ]* _4 L0 }3 s- ]6 a+ S) g/ y2 \' y8 g; @
    二. 模拟退火(SA,Simulated Annealing)思想
    # i4 K* N# h& `% _  ]- w5 i+ |5 [3 j1 L
             爬山法是完完全全的贪心法,每次都鼠目寸光的选择一个当前最优解,因此只能搜索到局部的最优值。模拟退火其实也是一种贪心算法,但是它的搜索过程引入了随机因素。模拟退火算法以一定的概率来接受一个比当前解要差的解,因此有可能会跳出这个局部的最优解,达到全局的最优解。以图1为例,模拟退火算法在搜索到局部最优解A后,会以一定的概率接受到E的移动。也许经过几次这样的不是局部最优的移动后会到达D点,于是就跳出了局部最大值A。( A& |8 ?* w: E1 i* [
    $ S# H. d) u1 C2 [  C: h
             模拟退火算法描述:
    " ~$ d* P, c' d5 X5 j& R
    8 U$ j4 M: i2 w# ~: @; m         若J( Y(i+1) )>= J( Y(i) )  (即移动后得到更优解),则总是接受该移动+ n  u' V; {" p. H; d5 \) T5 V' L
    " ^+ P5 F8 _* d1 q! y
             若J( Y(i+1) )< J( Y(i) )  (即移动后的解比当前解要差),则以一定的概率接受移动,而且这个概率随着时间推移逐渐降低(逐渐降低才能趋向稳定)
    ! D9 j! t0 |3 e9 t6 t: A! C
    ; b4 ]- x% E% V0 ^3 T, G  这里的“一定的概率”的计算参考了金属冶炼的退火过程,这也是模拟退火算法名称的由来。
    ' j( \- y; u1 t* v$ D0 e+ y8 K; Y$ i! w% ~3 P% ~
      根据热力学的原理,在温度为T时,出现能量差为dE的降温的概率为P(dE),表示为:
    0 W' g$ ?+ C2 z" K" d' Y3 R2 b/ t% `6 a6 C! G( u/ k* `
        P(dE) = exp( dE/(kT) )
    % M# M- i" W3 M, j6 M& ~' i* W; N
      其中k是一个常数,exp表示自然指数,且dE<0。这条公式说白了就是:温度越高,出现一次能量差为dE的降温的概率就越大;温度越低,则出现降温的概率就越小。又由于dE总是小于0(否则就不叫退火了),因此dE/kT < 0 ,所以P(dE)的函数取值范围是(0,1) 。! R7 ]. C* V5 R8 Q1 [( A& B% Q3 v) z

    0 g! v( J8 U& M6 G; K( l9 r  随着温度T的降低,P(dE)会逐渐降低。# w2 p, D* \( I" s' L
    & `9 O0 L' @* `4 R
      我们将一次向较差解的移动看做一次温度跳变过程,我们以概率P(dE)来接受这样的移动。4 O5 H6 D0 {& {+ m. }4 P  c

    , p& G( r5 i  F" b: f3 M# `2 A  关于爬山算法与模拟退火,有一个有趣的比喻:1 I, K. R# O, g2 j* ]- t, Z0 x

    4 w! E$ t8 d' O; n' T9 R  爬山算法:兔子朝着比现在高的地方跳去。它找到了不远处的最高山峰。但是这座山不一定是珠穆朗玛峰。这就是爬山算法,它不能保证局部最优值就是全局最优值。3 A& B$ a% q) p3 Q/ N

    5 g2 C5 r9 ^* k" @6 p8 L) A! s' v  模拟退火:兔子喝醉了。它随机地跳了很长时间。这期间,它可能走向高处,也可能踏入平地。但是,它渐渐清醒了并朝最高方向跳去。这就是模拟退火。

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    qfdzxx  赞一个。  发表于 2016-7-22 14:35
    awillow  厉害  发表于 2015-12-13 11:35
    尜丹  总评分: 体力 + 5 查看全部评分  发表于 2015-4-26 11:34
    角落书桌  好  发表于 2015-2-5 18:25
    zan
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    好东西 顶一个
    3 B- l) _4 C! t1 h$ e' P# ^

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    尜丹  总评分: 体力 + 5 查看全部评分  详情 回复 发表于 2015-4-26 11:34
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    天地一号  好吧!!!!!!!!!!!!!!!!!!!  发表于 2013-8-8 08:25
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