- 在线时间
- 60 小时
- 最后登录
- 2017-2-18
- 注册时间
- 2011-5-31
- 听众数
- 5
- 收听数
- 0
- 能力
- 0 分
- 体力
- 807 点
- 威望
- 0 点
- 阅读权限
- 30
- 积分
- 288
- 相册
- 0
- 日志
- 0
- 记录
- 0
- 帖子
- 136
- 主题
- 8
- 精华
- 0
- 分享
- 0
- 好友
- 4
升级   94% TA的每日心情 | 怒 2012-2-25 00:11 |
---|
签到天数: 95 天 [LV.6]常住居民II
 |
一. 爬山算法 ( Hill Climbing )
! n6 b, g0 V* W- M" ~. }) q9 |
# d5 Z( {- n+ D 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。
/ f8 c3 L& V1 ~1 L8 a4 g, C- t" W7 L* Z. j# ?
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。
7 Q( I3 v Z- G% Q/ X ![]()
/ }) K' O! X) m$ h1 ~ a& z9 _+ n* x0 v
二. 模拟退火(SA,Simulated Annealing)思想; E; d, u1 s' ~$ h- U4 b
& N0 D- d$ t7 R$ E, t
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。
2 r4 ?' S2 F; O1 [1 ?- ^1 `- {/ B: u) u+ I; F0 G* I4 y; D/ p2 l, e
模拟退火算法描述:
5 j3 f0 B# E* x: p, }
6 d4 t& T. H8 L1 b9 H3 i 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
8 _) J2 D/ W) E; p
+ W7 Z/ \/ u: T% [0 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)
6 i# ]4 r3 N# M9 t7 V( Y: V" {9 V+ G p. t0 _& C
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。, h( ?/ `! e) I* \
) V, ~; C- H+ Q" E
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 E* E' R- y/ G# x7 q( l( b' W2 v) k- \7 i3 k# p
P(dE) = exp( dE/(kT) ) V7 i8 Q! i4 W! Q* E- x" ~
$ e! {& F) c0 u8 Z, j, _( ]8 k" Q5 S 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) 。( {$ F$ {8 t0 N: f" L* w
$ e5 V5 U* _ o2 S# C$ R' M* x 随着温度T的降低,P(dE)会逐渐降低。
7 s6 b2 g- x( E* l
# @0 i. @- W ?. b3 }4 D 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 {& r' m) \! z* x6 X% X8 K
, x4 ?; E- n# e) M; A6 S' M2 a% O 关于爬山算法与模拟退火,有一个有趣的比喻:1 r2 s/ O( _# U& C5 F
5 p/ ?2 h/ ?, E- F9 G 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。
; a, V9 t" H9 n8 D" P% Y5 @; N% n1 U. E# u; c1 }
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。 |
zan
|