【转】退火算法原理
退火算法:
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。
模拟退火算法描述:
若这次的适应度值比上次的好, (即移动后得到更优解),则总是接受该移动
若这次的适应度比上次的差, (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)
比上次差时,以一定的概率接受新解,一定概率是多大概率,如何计算?按照如下的公式计算。(注意,此处适应度值是越大越好,若为越小越好则需相应修改)
/* * J(y):在状态y时的评价函数值 * Y(i):表示当前状态 * Y(i+1):表示新的状态 * r: 用于控制降温的快慢 * T: 系统的温度,系统初始应该要处于一个高温的状态 * T_min :温度的下限,若温度T达到T_min,则停止搜索 */ while( T > T_min ) { dE = J( Y(i+1) ) - J( Y(i) ) ; if ( dE >=0 ) //表达移动后得到更优解,则总是接受移动 Y(i+1) = Y(i) ; //接受从Y(i)到Y(i+1)的移动 else { // 函数exp( dE/T )的取值范围是(0,1) ,dE/T越大,则exp( dE/T )也 if ( exp( dE/T ) > random( 0 , 1 ) ) Y(i+1) = Y(i) ; //接受从Y(i)到Y(i+1)的移动 } T = r * T ; //降温退火 ,0<r<1 。r越大,降温越慢;r越小,降温越快 /* * 若r过大,则搜索到全局最优解的可能会较高,但搜索的过程也就较长。若r过小,则搜索的过程会很快,但最终可能会达到一个局部最优值 */ i ++ ; }
上述代码的结束条件主要依靠温度T,其实可以换成迭代次数,随迭代次数增加,接受差解的概率越来越小。
更精细的控制,采用两层循环,使之能够控制接受差解的次数:http://blog.csdn.net/baimafujinji/article/details/52573630
注意:模拟退火算法还有另外一种思路,即接受准则允许目标函数有限范围内变坏, 并不按概率取舍,直接按前后两个解的适应度的差值在一定范围内,即 deltaE < e, e 为按允许目标函数变坏范围。
这样做,是因为exp(deltaE/T)这个接受概率,在delta很小,而T很大的时候,接受概率非常大,几乎就等于1,这样导致经常接受一些较差的解,导致适应度时好时坏,高低起伏,不能正常收敛,而适应度的差值来作为判断标准就没有这样的缺陷,只会把差值控制在很小以内,因此能够正常收敛。实现代码略。
这种思路引自:高尚,杨静宇等人《基于模拟退火算法思想的粒子群优化算法》
参考资料: