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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 i3 q- c9 |7 D, f( e# u0 ^" m3 ?2 s
    4 s! q5 {2 y6 v! j5 f% B2 q1 z
             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。7 m& a- B* c2 ^6 Z5 t5 H( O

    ) y' L" `0 M0 \- u         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。- x' O8 V2 o3 T0 S; M2 v  L4 \

    . u$ }3 d, a# _0 M8 a, o3 e: [9 ]2 u! F3 ~
    二. 模拟退火(SA,Simulated Annealing)思想! F1 v: P1 t( H7 p: _

    3 L3 O$ i2 _( c/ l0 J3 ^* |         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。
    3 j$ `' l% r( Q, z1 L
    + V/ M: k, f& Z- {* b4 u         模拟退火算法描述:3 ^% x5 L! w, a: |
    ; S- u4 m: A- |" J6 d4 o2 l
             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' B0 F& z* @4 ]
    # x3 e$ x+ K8 v: K" X/ X
             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)2 O* C' _; [" |+ t3 s6 `: d+ X" t9 L

    : P( b' h" n5 y( R( D% 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。) W5 p# j0 `& i4 U

    $ t% a% x- [/ m( e9 [  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:
    ( R5 N& [$ N; V  {2 U
    3 N+ X/ d7 R6 e+ l$ H    P(dE) = exp( dE/(kT) )
    ; b. {+ q7 y: t( i- e! ~- B
    & ?: g1 ?+ }0 }  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) 。
    $ D$ ^: W4 E, Z: [4 [% L, k
    , t( l8 R# E7 n! i& {" k: g  随着温度T的降低,P(dE)会逐渐降低。
    $ Q, h' z1 [2 D" P, |& u7 `
    2 x& e8 w( C* }/ p, j3 c  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。
    2 n) K0 |+ M  R& B$ n8 d2 C* F9 I$ }2 n6 ^3 V
      关于爬山算法与模拟退火,有一个有趣的比喻:3 |1 _  o4 [+ [/ [7 }# [( N
    ; @2 s! O3 i/ w/ R5 U  p( v
      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。: s& e8 }% ?( C8 e
    % [6 C5 |, j- Z
      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
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    角落书桌  好  发表于 2015-2-5 18:25
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    好东西 顶一个) s9 {$ b+ L. T% P' N4 K

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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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