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楼主: General_Li
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[问题求助] 模拟退火到底干什么用的

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RK2412        

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发表于 2012-8-13 12:30 |只看该作者
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谢凌风        

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    [LV.4]偶尔看看III

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    个人觉得应该多收集一些模拟退火算法实例程序,先看懂它,在以后有类似的在套用即可,在短时间内是不可能自己写出来的
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    [LV.4]偶尔看看III

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    南方木        

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    [LV.4]偶尔看看III

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    topw0923 发表于 2011-9-3 13:06 6 ~- @5 M& |0 P' A. v  J! M
    个人感觉就是万能的优化算法~~

    ' ]& ~8 g* M; H9 ^) [, M亲 会运用吗 比如应用的例题什么的
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    LIN_hebei        

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    胖儿7895123 发表于 2011-12-23 22:37 ( V  z% ?# ~6 x' o
    回复的人倒是不少,可是我还是么明白到底是干什么的呀!
    ' g; Z  }9 p5 M1 X, ~* {, |! _6 V
    me too~~~~~~~~~~~~
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    LIN_hebei        

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    借用一下隔壁帖子的解释~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~很不错~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~一. 爬山算法 ( Hill Climbing )' ?2 Y6 H  n2 Y7 C2 p, Y4 P- z
    / c  i1 g" h% I. c- y( v- M6 \0 b* F& F) l/ f; a2 T( ?; J8 [/ E: s
             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。; @* N  O. g/ R
    ; B' O' z2 B8 ]4 F. c
    $ }5 B& j4 _! u2 Z# }, E7 U5 R% b3 {3 E* J& f1 d* ]- v         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。& y6 M5 m% N2 A: ^& F
    3 F* C! D) T0 a7 o8 B, X, ^* g  A7 R1 l  q4 V
    1 H; s+ b+ \* U1 a# \+ P5 Y3 i, o# W, x; s$ r) w8 Y: t; ~( g! o/ Y; U! y! J9 @. i/ p
    二. 模拟退火(SA,Simulated Annealing)思想
    ; `6 a: m2 n6 P6 v! \# j' r: D. I& a) N4 S% i, z2 l/ \. s" S3 g! m, T5 k) O' F3 s' c1 W1 I
             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。" ~$ B; l1 X0 i: x* a3 [  f% l6 |. w7 m5 j' z# `8 e2 Z! I  C
    & k% ]. K7 Q7 T5 X7 j2 O
    4 u9 U& M2 K) d) e6 s* l         模拟退火算法描述:: X4 s9 X9 C: L" \$ c
    * c' }& s6 J& J; I- E5 K& ~4 O% D7 o! b( Y
    % h* m0 b( B+ n/ ~9 B; ?# t         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- l! S* k; D$ p, [( U9 e* E
    * ]3 o) O+ C8 u8 Q3 `; B6 [7 g' m$ f/ i9 U  c$ L  `) g8 H' A
             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)* G% V6 \# w: H8 s3 @1 R: i/ [5 t3 L6 E
    4 q' L" x% G+ v
    7 c3 L. @  c1 K0 m" a  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。; B% G! F1 n* E$ G
    $ Q5 l2 @, L; t+ r0 |: D. e- Y: j$ Z/ ?1 N+ I# s9 A! l; ^: D/ a( y0 ~) v2 U8 |
      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:$ X9 u# M7 Z9 l$ d0 H3 O; J- Y; U8 E& I+ a6 `$ q8 m) x, U
    # ^7 Q- V, v3 y7 Y3 N% l% R5 m5 _" }7 a, F
        P(dE) = exp( dE/(kT) )
    : t6 O9 h6 `; d  A! r' S/ _( Q1 g" t! \+ c# O( n" {* `4 W3 v3 e. H( w6 q/ a9 o4 T; G$ V
      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) 。
    / x( i+ G/ D/ f. ~: Y8 t! [" g/ @5 k" C, _; |1 Y( Z! V: t/ l* r7 {- A; J7 ]! T% J7 K2 @8 F( U6 q
      随着温度T的降低,P(dE)会逐渐降低。; P3 w$ A9 h- y
    # @; Y$ ]0 x1 `. {: u/ L2 C  J4 K7 p( U) y7 }7 h/ c5 y. A  `/ e9 P5 j/ x
      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。+ \! I8 z; o' Z+ L1 d; X( t
    0 T" A0 r* P1 c: b; M7 Y( \, Q% @7 r6 d
    - R; \: A8 A7 Q8 F" C  关于爬山算法与模拟退火,有一个有趣的比喻:7 Q- l* `' [9 P; C5 ]0 {: H* i5 j3 {4 y6 L
    6 _% Y7 v6 r* P; z7 K5 }: G3 A0 y( |7 K" d
      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。) z5 v, E$ r# k8 {' z- d) N
    . _! {7 m; a$ j$ c9 Q) v+ Z9 y$ R/ C
    " Q: d9 u9 F3 E9 E+ f) O  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。
    / I" w0 H: G( o5 Z
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