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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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    发表于 2011-8-7 01:05 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    一. 爬山算法 ( Hill Climbing )
    1 U9 H# w% |. X( A
    # Q" v+ b2 y/ c$ h         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。( h" \" j6 K: m% X, g
    % `9 v6 j# o6 O/ Q5 I
             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。
    " Q! L" A0 P2 J! J# }1 U! r5 b5 S 7 y; q+ ^7 v/ t3 I, D, m6 I

    9 G2 h9 j$ i8 C( N二. 模拟退火(SA,Simulated Annealing)思想! |. _  @7 P- E4 ^: F3 z8 n5 Y

    8 s# U" R& ]! B2 A# S5 `, O7 ~         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。
    + U* b" j' O) k/ F/ A1 i7 W* f  G5 z' W
             模拟退火算法描述:! f1 K2 A, W# C
    4 R% W" V9 K7 q$ Z
             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 j' q+ c/ o" f  X& z8 X! R, F: l& i) J# ]! U
             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)
    + _  b5 t: r+ l: f9 `; y. e) [
    & o/ T+ E2 j+ b5 t* O  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。+ K3 A; X9 K1 ^) w% j

    9 t, c% t' C! a+ D  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:1 G/ H9 }* }! Z7 Y

    5 C2 U( T8 w7 d* m    P(dE) = exp( dE/(kT) )' _: u) B3 c2 o9 R

    5 G: x1 f9 L' H- p  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) 。; W9 n. z' R. A+ D

      S2 w% M2 K" ?0 T- f  随着温度T的降低,P(dE)会逐渐降低。! ?; e: `/ w5 g& X% u; p
    , d6 L$ J1 K/ @- p
      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。
    $ D# o$ d$ _/ F' o
    ! Q) y3 \& r7 v9 Y. t  关于爬山算法与模拟退火,有一个有趣的比喻:
    ' h# z, f: o% r6 {6 Q# x, t+ R
    # d# L$ b( j0 w0 W6 M2 k  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。0 p- s7 G& C) m$ L2 h1 z  f6 {: a
    : `! M7 G  w6 P  [: b7 N
      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
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    好东西 顶一个
    # k8 v" V' J, [" Z9 O

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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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