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禁忌搜索算法 发表评论(0) 编辑词条

 

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为了找到“全局最优解”,就不应该执着于某一个特定的区域。局部搜索的缺点就是太贪婪地对某一个局部区域以及其邻域搜索,导致一叶障目,不见泰山。禁忌搜索就是对于找到的一部分局部最优解,有意识地避开它(但不是完全隔绝),从而获得更多的搜索区间。兔子们找到了泰山,它们之中的一只就会留守在这里,其他的再去别的地方寻找。就这样,一大圈后,把找到的几个山峰一比较,珠穆朗玛峰脱颖而出。
当兔子们再寻找的时候,一般地会有意识地避开泰山,因为他们知道,这里已经找过,并且有一只兔子在那里看着了。这就是禁忌搜索中“禁忌表(tabu list)”的含义。那只留在泰山的兔子一般不会就安家在那里了,它会在一定时间后重新回到找最高峰的大军,因为这个时候已经有了许多新的消息,泰山毕竟也有一个不错的高度,需要重新考虑,这个归队时间,在禁忌搜索里面叫做“禁忌长度(tabu length)”;如果在搜索的过程中,留守泰山的兔子还没有归队,但是找到的地方全是华北平原等比较低的地方,兔子们就不得不再次考虑选中泰山,也就是说,当一个有兔子留守的地方优越性太突出,超过了“best to far”的状态,就可以不顾及有没有兔子留守,都把这个地方考虑进来,这就叫“特赦准则(aspiration criterion)”。这三个概念是禁忌搜索和一般搜索准则最不同的地方,算法的优化也关键在这里。
伪码表达:
procedure tabu search;
begin
  initialize a string vc at random,clear up the tabu list;
  cur:=vc;
  repeat
select a new string vn in the neighborhood of vc;     
if va>best_to_far then {va is a string in the tabu list}
begin
  cur:=va;
  let va take place of the oldest string in the tabu list;
  best_to_far:=va;
end else
begin
  cur:=vn;
  let vn take place of the oldest string in the tabu list;
end;
  until (termination-condition);
end;
以上程序中有关键的几点:
(1)禁忌对象:可以选取当前的值(cur)作为禁忌对象放进tabu list,也可以把和当然值在同一“等高线”上的都放进tabu list。
(2)为了降低计算量,禁忌长度和禁忌表的集合不宜太大,但是禁忌长度太小容易循环搜索,禁忌表太小容易陷入“局部极优解”。
(3)上述程序段中对best_to_far的操作是直接赋值为最优的“解禁候选解”,但是有时候会出现没有大于best_to_far的,候选解也全部被禁的“死锁”状态,这个时候,就应该对候选解中最佳的进行解禁,以能够继续下去。
(4)终止准则:和模拟退火,遗传算法差不多,常用的有:给定一个迭代步数;设定与估计的最优解的距离小于某个范围时,就终止搜索;当与最优解的距离连续若干步保持不变时,终止搜索;
禁忌搜索是对人类思维过程本身的一种模拟,它通过对一些局部最优解的禁忌(也可以说是记忆)达到接纳一部分较差解,从而跳出局部搜索的目的.

遗传算法是基于生物进化的原理发展起来的一种广为应用的、高效的随机搜索与优化的方法。其主要特点是群体搜索策略和群体中个体之间的信息交换,搜索不依赖于梯度信息。
蚂蚁算法是群体智能可用于解决其他组合优化问题,比如有n个城市,需要对所有n个城市进行访问且只访问一次的最短距离。  

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