模拟退火算法及禁忌搜索算法的matlab源程序

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模拟退火算法及禁忌搜索算法的matlab源程序

%%% 模拟退火算法源程序

% 此题以中国31省会城市的最短旅行路径为例:

% clear;clc;

function [MinD,BestPath]=MainAneal(pn)

% CityPosition存储的为每个城市的二维坐标x和y;

CityPosition=[1304 2312;3639 1315;4177 2244;3712 1399;3488 1535;3326 1556;3238 1229;...

4196 1044;4312 790;4386 570;3007 1970;2562 1756;2788 1491;2381 1676;...

1332 695;3715 1678;3918 2179;4061 2370;3780 2212;3676 2578;4029 2838;...

4263 2931;3429 1908;3507 2376;3394 2643;3439 3201;2935 3240;3140 3550;...

2545 2357;2778 2826;2370 2975];

figure(1);

plot(CityPosition(:,1),CityPosition(:,2),'o')

m=size(CityPosition,1);%城市的数目

%

D = sqrt((CityPosition(:,ones(1,m)) - CityPosition(:,ones(1,m))').^2 + ...

(CityPosition(:,2*ones(1,m)) - CityPosition(:,2*ones(1,m))').^2);

path=zeros(pn,m);

for i=1:pn

path(i,:)=randperm(m);

end

iter_max=100;%i

m_max=5;%

Len1=zeros(1,pn);Len2=zeros(1,pn);path2=zeros(pn,m);

t=zeros(1,pn);

T=1e5; tau=1e-5;

N=1;

while T>=tau

iter_num=1;

m_num=1;

while m_num

for i=1:pn

Len1(i)=sum([D(path(i,1:m-1)+m*(path(i,2:m)-1))

D(path(i,m)+m*(path(i,1)-1))]);

path2(i,:)=ChangePath2(path(i,:),m);

Len2(i)=sum([D(path2(i,1:m-1)+m*(path2(i,2:m)-1))

D(path2(i,m)+m*(path2(i,1)-1))]);

end

R=rand(1,pn);

if find((Len2-Len1R)~=0)

path(find((Len2-Len1R)~=0),:)=path2(find((Len2-Len1R)~=0),:); %#ok

Len1(find((Len2-Len1R)~=0))=Len2(find((Len2-Len1R)~=0));

[TempMinD,TempIndex]=min(Len1);

TracePath(N,:)=path(TempIndex,:); %#ok

Distance(N)=TempMinD; %#ok

N=N+1;

else

m_num=m_num+1;

end

end

iter_num=iter_num+1;

T=T*0.9;

end

[MinD,Index]=min(Distance);

BestPath=TracePath(Index,:);%disp(MinD)

%画出路线图

figure(2);

plot(CityPosition(BestPath(1:end-1),1),CityPosition(BestPath(1:end-1),2),'r*-');

function p2=ChangePath2(p1,CityNum)

while(1)

R=unidrnd(CityNum,1,2);

if abs(R(1)-R(2)) > 0

break;

end

end

I=R(1);J=R(2);

if I

p2(1:I)=p1(1:I);

p2(I+1:J)=p1(J:-1:I+1);

p2(J+1:CityNum)=p1(J+1:CityNum);

else

p2(1:J-1)=p1(1:J-1);

p2(J:I+1)=p1(I+1:-1:J);

p2(I:CityNum)=p1(I:CityNum);

end

%%% 禁忌搜索算法解决TSP问题

%此题以中国31省会城市的最短旅行路径为例:

%禁忌搜索是对局部领域搜索的一种扩展,是一种全局逐步寻优算法,搜索过程可以接受劣解,有较强的爬山能力.领域结构对收敛性有很大影响。

function [BestShortcut,theMinDistance]=TabuSearch

clear;

clc;

Clist=[1304 2312;3639 1315;4177 2244;3712 1399;3488 1535;3326 1556;3238 1229;...

4196 1044;4312 790;4386 570;3007 1970;2562 1756;2788 1491;2381 1676;...

1332 695;3715 1678;3918 2179;4061 2370;3780 2212;3676 2578;4029 2838;...

4263 2931;3429 1908;3507 2376;3394 2643;3439 3201;2935 3240;3140 3550;...

2545 2357;2778 2826;2370 2975];

CityNum=size(Clist,1);%TSP问题的规模,即城市数目

dislist=zeros(CityNum);

for i=1:CityNum

for j=1:CityNum

dislist(i,j)=((Clist(i,1)-Clist(j,1))^2+(Clist(i,2)-Clist(j,2))^2)^0.5;

end

end

TabuList=zeros(CityNum);% (tabu list)

TabuLength=round((CityNum*(CityNum-1)/2)^0.5);%禁忌长度(tabu length)

Candidates=200;%候选集的个数(全部领域解个数)

CandidateNum=zeros(Candidates,CityNum);%候选解集合

S0=randperm(CityNum);%随机产生初始解

BSF=S0;

BestL=Inf;

clf;

figure(1);

stop = uicontrol('style','toggle','string'…

,'stop','background','white');

tic;

p=1;

StopL=80*CityNum;

while p

if Candidates>CityNum*(CityNum-1)/2

disp('候选解个数不大于n*(n-1)/2!');

break;

end

ALong(p)=Fun(dislist,S0);

i=1;

A=zeros(Candidates,2);

while i<=Candidates

M=CityNum*rand(1,2);

M=ceil(M);

if M(1)~=M(2)

A(i,1)=max(M(1),M(2));

A(i,2)=min(M(1),M(2));

if i==1

isa=0;

else

for j=1:i-1

if A(i,1)==A(j,1) && A(i,2)==A(j,2)

isa=1;

break;

else

isa=0;

end

end

end

if ~isa

i=i+1;

else

end

else

end

end

BestCandidateNum=100;%保留前BestCandidateNum个最好候选解BestCandidate=Inf*ones(BestCandidateNum,4);

F=zeros(1,Candidates);

for i=1:Candidates

CandidateNum(i,:)=S0;

CandidateNum(i,[A(i,2),A(i,1)])=S0([A(i,1),A(i,2)]);

F(i)=Fun(dislist,CandidateNum(i,:));

if i<=BestCandidateNum

BestCandidate(i,2)=F(i);

BestCandidate(i,1)=i;

BestCandidate(i,3)=S0(A(i,1));

BestCandidate(i,4)=S0(A(i,2));

else

for j=1:BestCandidateNum

if F(i)

BestCandidate(j,2)=F(i);

BestCandidate(j,1)=i;

BestCandidate(j,3)=S0(A(i,1));

BestCandidate(j,4)=S0(A(i,2));

break;

end

end

end

end

%对BestCandidate

[JL,Index]=sort(BestCandidate(:,2));

SBest=BestCandidate(Index,:);

BestCandidate=SBest;

if BestCandidate(1,2)

BestL=BestCandidate(1,2);

S0=CandidateNum(BestCandidate(1,1),:);

BSF=S0;

for m=1:CityNum

for n=1:CityNum

if TabuList(m,n)~=0

TabuList(m,n)=TabuList(m,n)-1;

end

end

end

TabuList(BestCandidate(1,3),BestCandidate(1,4))=TabuLength;

else

for

i=1:BestCandidateNum

if TabuList(BestCandidate(i,3),BestCandidate(i,4))==0

S0=CandidateNum(BestCandidate(i,1),:);

for m=1:CityNum

for n=1:CityNum

if TabuList(m,n)~=0

TabuList(m,n)=TabuList(m,n)-1;

end

end

end

TabuList(BestCandidate(i,3),BestCandidate(i,4))=TabuLength;

break;

end

end

end

p=p+1;

ArrBestL(p)=BestL; %#ok

for i=1:CityNum-1

plot([Clist(BSF(i),1),Clist(BSF(i+1),1)],[Clist(BSF(i),2),Clist(BSF(i+1),2)],'bo-');

hold on;

end

plot([Clist(BSF(CityNum),1),Clist(BSF(1),1)],[Clist(BSF(CityNum),2),Clist(BSF(1),2)],'ro-');

title(['Counter:',int2str(p*Candidates),' The Min Distance:',num2str(BestL)]);

hold off;

pause(0.005);

if get(stop,'value')==1

break;

end

end

toc;

BestShortcut=BSF;

theMinDistance=BestL;

set(stop,'style','pushbutton','string',…

'close', 'callback','close(gcf)');

figure(2);

plot(ArrBestL,'r'); hold on;

plot(ALong,'b');grid;

title('搜索过程');

legend('Best So Far','当前解');

end

function F=Fun(dislist,s) %#ok

DistanV=0;

n=size(s,2);

for i=1:(n-1)

DistanV=DistanV+dislist(s(i),s(i+1));

end

DistanV=DistanV+dislist(s(n),s(1));

F=DistanV;

end

禁忌搜索算法浅析

禁忌搜索算法浅析 摘要:本文介绍了禁忌搜索算法的基本思想、算法流程及其实现的伪代码。禁忌搜索算法(Tabu Search或Taboo Search,简称TS算法)是一种全局性邻域搜索算法,可以有效地解决组合优化问题,引导算法跳出局部最优解,转向全局最优解的功能。 关键词:禁忌搜索算法;组合优化;近似算法;邻域搜索 1禁忌搜索算法概述 禁忌搜索算法(Tabu Search)是由美国科罗拉多州大学的Fred Glover教授在1986年左右提出来的,是一个用来跳出局部最优的搜寻方法。在解决最优问题上,一般区分为两种方式:一种是传统的方法,另一种方法则是一些启发式搜索算法。使用传统的方法,我们必须对每一个问题都去设计一套算法,相当不方便,缺乏广泛性,优点在于我们可以证明算法的正确性,我们可以保证找到的答案是最优的;而对于启发式算法,针对不同的问题,我们可以套用同一个架构来寻找答案,在这个过程中,我们只需要设计评价函数以及如何找到下一个可能解的函数等,所以启发式算法的广泛性比较高,但相对在准确度上就不一定能够达到最优,但是在实际问题中启发式算法那有着更广泛的应用。 禁忌搜索是一种亚启发式随机搜索算法,它从一个初始可行解出发,选择一系列的特定搜索方向(移动)作为试探,选择实现让特定的目标函数值变化最多的移动。为了避免陷入局部最优解,TS搜索中采用了一种灵活的“记忆”技术,对已经进行的优化过程进行记录和选择,指导下一步的搜索方向。 TS是人工智能的一种体现,是局部领域搜索的一种扩展。禁忌搜索是在领域搜索的基础上,通过设置禁忌表来禁忌一些已经历的操作,并利用藐视准则来奖励一些优良状态,其中涉及邻域(neighborhood)、禁忌表(tabu list)、禁忌长度(tabu 1ength)、候选解(candidate)、藐视准则(candidate)等影响禁忌搜索算法性能的关键因素。迄今为止,TS算法在组合优化、生产调度、机器学习、电路设计和神经网络等领域取得了很大的成功,近年来又在函数全局优化方面得到较多的研究,并大有发展的趋势。 2禁忌搜索算法的基本思想 禁忌搜索最重要的思想是标记对应已搜索的局部最优解的一些对象,并在进一步的迭代搜索中尽量避开这些对象(而不是绝对禁止循环),从而保证对不同的有效搜索途径的探索,TS的禁忌策略尽量避免迂回搜索,它是一种确定性的局部极小突跳策略。 禁忌搜索是对局部邻域搜索的一种扩展,是一种全局逐步寻求最优算法。局部邻域搜索是基于贪婪思想持续地在当前解的邻域中进行搜索,虽然算法通用易实现,且容易理解,但搜索性能完全依赖于邻域结构和初解,尤其会陷入局部极小而无法保证全局优化型。 禁忌搜索算法中充分体现了集中和扩散两个策略,它的集中策略体现在局部搜索,即从一点出发,在这点的邻域内寻求更好的解,以达到局部最优解而结束,为了跳出局部最优解,扩散策略通过禁忌表的功能来实现。禁忌表中记下已经到达的某些信息,算法通过对禁

模拟退火算法(MATLAB实现)

实验用例: 用模拟退火算法解决如下10个城市的TSP 问题,该问题最优解为691.2 opt f 。 表1 10个城市的坐标 城市 X 坐标 Y 坐标 城市 X 坐标 Y 坐标 3 0.4000 0.4439 8 0.8732 0.6536 编程实现 用MATLAB 实现模拟退火算法时,共编制了5个m 文件,分别如下 1、swap.m function [ newpath , position ] = swap( oldpath , number ) % 对 oldpath 进 行 互 换 操 作 % number 为 产 生 的 新 路 径 的 个 数 % position 为 对 应 newpath 互 换 的 位 置 m = length( oldpath ) ; % 城 市 的 个 数 newpath = zeros( number , m ) ; position = sort( randi( m , number , 2 ) , 2 ); % 随 机 产 生 交 换 的 位 置 for i = 1 : number newpath( i , : ) = oldpath ; % 交 换 路 径 中 选 中 的 城 市 newpath( i , position( i , 1 ) ) = oldpath( position( i , 2 ) ) ; newpath( i , position( i , 2 ) ) = oldpath( position( i , 1 ) ) ; end 2、pathfare.m function [ objval ] = pathfare( fare , path ) % 计 算 路 径 path 的 代 价 objval % path 为 1 到 n 的 排 列 ,代 表 城 市 的 访 问 顺 序 ; % fare 为 代 价 矩 阵 , 且 为 方 阵 。 [ m , n ] = size( path ) ; objval = zeros( 1 , m ) ; for i = 1 : m for j = 2 : n objval( i ) = objval( i ) + fare( path( i , j - 1 ) , path( i , j ) ) ; end objval( i ) = objval( i ) + fare( path( i , n ) , path( i , 1 ) ) ; end

模拟退火算法Matlab源程序

MCM战备历程3(模拟退火算法Matlab源程序)For glory 2007-02-03 11:20:04| 分类:数学建模 | 标签:学习|字号订阅 %模拟退火算法程序 T_max=input('please input the start temprature'); T_min=input('please input the end temprature'); iter_max=input('please input the most interp steps on the fit temp'); s_max=input('please input the most steady steps ont the fit temp'); T=T_max; load d:\address.txt; order1=randperm(size(address,1))';%生成初始解。 plot(address(order1,1),address(order1,2),'*r-') totaldis1=distance(address,order1); while T>=T_min iter_num=1; s_num=1; plot(T,totaldis1) hold on while iter_numR) order1=order2; totaldis1=totaldis2; else s_num=s_num+1;

模拟退火算法原理及matlab源代码

模拟退火算法模拟退火算法是一种通用的随机搜索算法,是局部搜索算法的扩展。它的思想是再1953 年由metropolis 提出来的,到1983 年由kirkpatrick 等人成功地应用在组合优化问题中。 模拟退火算法来源于固体退火原理,将固体加温至充分高,再让其徐徐冷却,加温时,固体内部粒子随温升变为无序状,内能增大,而徐徐冷却时粒子渐趋有序,在每个温度都达到平衡态,最后在常温时达到基态,内能减为最小。根据Metropolis 准则,粒子在温度T 时趋于平衡的概率为e- △ E/(kT),其中E为温度T时的内能,AE为其改变量,k 为Boltzmann 常数。用固体退火模拟组合优化问题,将内能E模拟为目标函数值f ,温度T演化成控制参数t,即得到解组合优化问题的模拟退火算法:由初始解i和控制参数初值t开始,对当前解重复“产生新解-计算目标函数差T接受或舍弃”的迭代,并逐步衰减t值,算法终止时的当前解即为所得近似最优解,这是基于蒙特卡罗迭代求解法的一种启发式随机搜索过程。退火过程由冷却进度表(Cooli ng Schedule)控制,包括控制参数的初值t 及其衰减因子△ t、每个t值时的迭代次数L和停止条件S。 模拟退火算法新解的产生和接受可分为如下四个步骤:第一步是由一个产生函数从当前解产生一个位于解空间的新解;为便于后续的计算和接受,减少算法耗时,通常选择由当前新解经过简单地变换即可产生新解的方法,如对构成新解的全部或部分元素进行置换、互换等,注意到产生新解的变换方法决定了当前新解的邻域结构,因而对冷却进度表的选取有一定的影响。 第二步是计算与新解所对应的目标函数差。因为目标函数差仅由变换部分产生,所以目标函数差的计算最好按增量计算。事实表明,对大多数应用而言,这是计算目标函数差的最快方法。 第三步是判断新解是否被接受,判断的依据是一个接受准则,最常用的接受准则是Metropo1is准则:若厶t‘ <0 则接受S'作为新的当前解S,否则以概率exp(- △ t‘ /T) 接受S'作为新的当前解S。 第四步是当新解被确定接受时,用新解代替当前解,这只需将当前解中对应于产生新解时的变换部分予以实现,同时修正目标函数值即可。此时,当前解实现了一次迭代。 可在此基础上开始下一轮试验。而当新解被判定为舍弃时,

论文-禁忌搜索算法

基于禁忌搜索算法的车辆路径选择 摘要:本文从VRP的提出背景与求解方法出发,阐释了禁忌搜索算法的原理与影响算法性能的关键因素,进而将禁忌搜索算法的思想运用于解决车辆路径问题,在VRP问题初始解的基础上,用禁忌搜索算法优化车辆配送路线,设计出直观且策略易于理解的客户直接排列的解的表示方法,最后将该算法用C语言实现并用于求解VRP问题,测试结果表明该算法可行且解的质量较高。 关键词:车辆路径问题;禁忌搜索;邻域;禁忌表 1.引言 物流配送过程的成本构成中,运输成本占到52%之多,如何安排运输车辆的行驶路径,使得配送车辆依照最短行驶路径或最短时间费用,在满足服务时间限制、车辆容量限制、行驶里程限制等约束条件下,依次服务于每个客户后返回起点,实现总运输成本的最小化,车辆路径问题正是基于这一需求而产生的。求解车辆路径问题(Vehicle Routing Problem简记VRP)的方法分为精确算法与启发式算法,精确算法随问题规模的增大,时间复杂度与空间复杂度呈指数增长,且VRP问题属于NP-hard问题,求解比较困难,因此启发式算法成为求解VRP问题的主要方法。禁忌搜索算法是启发式算法的一种,为求解VRP提供了新的工具。本文通过一种客户直接排列的解的表示方法,设计了一种求解车辆路径问题的新的禁忌搜索算法。 因此研究车辆路径问题,就是要研究如何安排运输车辆的行驶路线,使运输车辆依照最短的行驶路径或最短的时间费用,依次服务于每个客户后返回起点,总的运输成本实现最小。 2.车辆路径问题的禁忌搜索算法 2.1 车辆路径问题的描述 车辆路径问题的研究目标是对一系列送货点或取货点,确定适当的配送车辆行驶路线,使车辆有序地通过它们,在满足一定的约束条件(如货物需求量、发送量交发货时间、车辆容量限制、行驶里程限制、时间限制等)下,达到一定的目标(如路程最短、费用最小、时间尽量少、使用车辆尽量少等)。参见下图2.1所示:其中0表示配送中心,1~8表示客户编号。 图2.1 车辆路径问题 在本文中为使得问题易于理解,将该问题描述为:有一定数量的客户,各自有不同数量的货物需求,且每个客户的位置和需求量一定,一个物流中心提供这些货物,并有一个车队负责分送货物,每台配送车辆的载重量一定,这里假设车辆的型号一致,即最大载重量和最

禁忌搜索算法评述(一)

禁忌搜索算法评述(一) 摘要:工程应用中存在大量的优化问题,对优化算法的研究是目前研究的热点之一。禁忌搜索算法作为一种新兴的智能搜索算法具有模拟人类智能的记忆机制,已被广泛应用于各类优化领域并取得了理想的效果。本文介绍了禁忌搜索算法的特点、应用领域、研究进展,概述了它的算法基本流程,评述了算法设计过程中的关键要点,最后探讨了禁忌搜索算法的研究方向和发展趋势。 关键词:禁忌搜索算法;优化;禁忌表;启发式;智能算法 1引言 工程领域内存在大量的优化问题,对于优化算法的研究一直是计算机领域内的一个热点问题。优化算法主要分为启发式算法和智能随机算法。启发式算法依赖对问题性质的认识,属于局部优化算法。智能随机算法不依赖问题的性质,按一定规则搜索解空间,直到搜索到近似优解或最优解,属于全局优化算法,其代表有遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法、禁忌搜索算法等。禁忌搜索算法(TabuSearch,TS)最早是由Glover在1986年提出,它的实质是对局部邻域搜索的一种拓展。TS算法通过模拟人类智能的记忆机制,采用禁忌策略限制搜索过程陷入局部最优来避免迂回搜索。同时引入特赦(破禁)准则来释放一些被禁忌的优良状态,以保证搜索过程的有效性和多样性。TS算法是一种具有不同于遗传和模拟退火等算法特点的智能随机算法,可以克服搜索过程易于早熟收敛的缺陷而达到全局优化1]。 迄今为止,TS算法已经广泛应用于组合优化、机器学习、生产调度、函数优化、电路设计、路由优化、投资分析和神经网络等领域,并显示出极好的研究前景2~9,11~15]。目前关于TS 的研究主要分为对TS算法过程和关键步骤的改进,用TS改进已有优化算法和应用TS相关算法求解工程优化问题三个方面。 禁忌搜索提出了一种基于智能记忆的框架,在实际实现过程中可以根据问题的性质做有针对性的设计,本文在给出禁忌搜索基本流程的基础上,对如何设计算法中的关键步骤进行了有益的总结和分析。 2禁忌搜索算法的基本流程 TS算法一般流程描述1]: (1)设定算法参数,产生初始解x,置空禁忌表。 (2)判断是否满足终止条件?若是,则结束,并输出结果;否则,继续以下步骤。 (3)利用当前解x的邻域结构产生邻域解,并从中确定若干候选解。 (4)对候选解判断是否满足藐视准则?若成立,则用满足藐视准则的最佳状态y替代x成为新的当前解,并用y对应的禁忌对象替换最早进入禁忌表的禁忌对象,同时用y替换“bestsofar”状态,然后转步骤(6);否则,继续以下步骤。 (5)判断候选解对应的各对象的禁忌情况,选择候选解集中非禁忌对象对应的最佳状态为新的当前解,同时用与之对应的禁忌对象替换最早进入禁忌表的禁忌对象。 (6)转步骤(2)。 算法可用图1所示的流程图更为直观的描述。 3禁忌搜索算法中的关键设计 3.1编码及初始解的构造 禁忌搜索算法首先要对待求解的问题进行抽象,分析问题解的形式以形成编码。禁忌搜索的过程就是在解的编码空间里找出代表最优解或近似优解的编码串。编码串的设计方式有多种策略,主要根据待解问题的特征而定。二进制编码将问题的解用一个二进制串来表示2],十进制编码将问题的解用一个十进制串来表示3],实数编码将问题的解用一个实数来表示4],在某些组合优化问题中,还经常使用混合编码5]、0-1矩阵编码等。 禁忌搜索对初始解的依赖较大,好的初始解往往会提高最终的优化效果。初始解的构造可以

模拟退火算法(C++版)

/* * 使用模拟退火算法(SA)求解TSP问题(以中国TSP问题为例) * 参考自《Matlab 智能算法30个案例分析》 * 模拟退火的原理这里略去,可以参考上书或者相关论文 * update: 16/12/11 * author:lyrichu * email:919987476@https://www.360docs.net/doc/e113101735.html, */ #include #include #include #include #include #define T0 50000.0 // 初始温度 #define T_end (1e-8) #define q 0.98 // 退火系数 #define L 1000 // 每个温度时的迭代次数,即链长 #define N 27 // 城市数量 int city_list[N]; // 用于存放一个解 double city_pos[N][2] = {{41,94},{37,84},{53,67},{25,62},{7,64},{2,99},{68,58},{71,44},{54,62}, {83,69},{64,60},{18,54},{22,60},{83,46},{91,38},{25,38},{24,42},{58,69},{71,71}, {74,78},{87,76}, {18,40},{13,40},{82,7},{62,32},{58,35},{45,21}}; // 中国27个城市坐标 //41 94;37 84;53 67;25 62;7 64;2 99;68 58;71 44;54 62;83 69;64 60; 18 54;22 60; //83 46;91 38;25 38;24 42;58 69;71 71;74 78;87 76;18 40;13 40;82 7; 62 32;58 35;45 21

模拟退火算法和禁忌搜索算法的matlab源程序

%%% 模拟退火算法源程序 % 此题以中国31省会城市的最短旅行路径为例: % clear;clc; function [MinD,BestPath]=MainAneal(pn) % CityPosition存储的为每个城市的二维坐标x和y; CityPosition=[1304 2312;3639 1315;4177 2244;3712 1399;3488 1535;3326 1556;3238 1229;... 4196 1044;4312 790;4386 570;3007 1970;2562 1756;2788 1491;2381 1676;... 1332 695;3715 1678;3918 2179;4061 2370;3780 2212;3676 2578;4029 2838;... 4263 2931;3429 1908;3507 2376;3394 2643;3439 3201;2935 3240;3140 3550;... 2545 2357;2778 2826;2370 2975]; figure(1); plot(CityPosition(:,1),CityPosition(:,2),'o') m=size(CityPosition,1);%城市的数目 % D = sqrt((CityPosition(:,ones(1,m)) - CityPosition(:,ones(1,m))').^2 + ... (CityPosition(:,2*ones(1,m)) - CityPosition(:,2*ones(1,m))').^2); path=zeros(pn,m); for i=1:pn path(i,:)=randperm(m); end iter_max=100;%i m_max=5;% Len1=zeros(1,pn);Len2=zeros(1,pn);path2=zeros(pn,m); t=zeros(1,pn); T=1e5; tau=1e-5; N=1; while T>=tau iter_num=1; m_num=1; while m_num

禁忌搜索和应用

目录 一、摘要 (2) 二、禁忌搜索简介 (2) 三、禁忌搜索的应用 (2) 1、现实情况 (2) 2、车辆路径问题的描述 (3) 3、算法思路 (3) 4、具体步骤 (3) 5、程序设计简介 (3) 6、算例分析 (4) 四、禁忌搜索算法的评述和展望 (4) 五、参考文献 (5)

禁忌搜索及应用 一、摘要 工程应用中存在大量的优化问题,对优化算法的研究是目前研究的热点之一。禁忌搜索算法作为一种新兴的智能搜索算法具有模拟人类智能的记忆机制,已被广泛应用于各类优化领域并取得了理想的效果。本文介绍了禁忌搜索算法的特点、应用领域、研究进展,概述了它的算法基本流程,评述了算法设计过程中的关键要点,最后探讨了禁忌搜索算法的研究方向和发展趋势。 二、禁忌搜索简介 禁忌搜索(Tabu Search或Taboo Search,简称TS)的思想最早由Glover(1986)提出,它是对局部领域搜索的一种扩展,是一种全局逐步寻优算法,是对人类智力过程的一种模拟。TS算法通过引入一个灵活的存储结构和相应的禁忌准则来避免迂回搜索,并通过藐视准则来赦免一些被禁忌的优良状态,进而保证多样化的有效探索以最终实现全局优化。相对于模拟退火和遗传算法,TS是又一种搜索特点不同的meta-heuristic算法。 迄今为止,TS算法在组合优化、生产调度、机器学习、电路设计和神经网络等领域取得了很大的成功,近年来又在函数全局优化方面得到较多的研究,并大有发展的趋势。 禁忌搜索是人工智能的一种体现,是局部领域搜索的一种扩展。禁忌搜索最重要的思想是标记对应已搜索的局部最优解的一些对象,并在进一步的迭代搜索中尽量避开这些对象(而不是绝对禁止循环),从而保证对不同的有效搜索途径的探索。禁忌搜索涉及到邻域(neighborhood)、禁忌表(tabu list)、禁忌长度(tabu length)、候选解(candidate)、藐视准则(aspiration criterion)等概念。 三、禁忌搜索的应用 禁忌搜索应用的领域多种多样,下面我们简单的介绍下基于禁忌搜索算法的车辆路径选择。 1、现实情况 物流配送过程的成本构成中,运输成本占到52%之多,如何安排运输车辆的行驶路径,使得配送车辆依照最短行驶路径或最短时间费用,在满足服务时间限制、车辆容量限制、行驶里程限制等约束条件下,依次服务于每个客户后返回起点,实现总运输成本的最小化,车辆路径问题正是基于这一需求而产生的。求解车辆路径问题(vehicle routing problem简记vrp)的方法分为精确算法与启发式算法,精确算法随问题规模的增大,时间复杂度与空间复杂度呈指数增长,且vrp问题属于np-hard问题,求解比较困难,因此启发式算法成为求解vrp问题的主要方法。禁忌搜索算法是启发式算法的一种,为求解vrp提供了新的工具。本文通过一种客户直接排列的解的表示方法,设计了一种求解车辆路径问题的新的禁忌搜索算法。 因此研究车辆路径问题,就是要研究如何安排运输车辆的行驶路线,使运输车辆依照最

模拟退火算法算法的简介及程序

模拟退火算法 模拟退火算法来源于固体退火原理,将固体加温至充分高,再让其徐徐冷却,加温时,固体内部粒子随温升变为无序状,内能增大,而徐徐冷却时粒子渐趋有序,在每个温度都达到平衡态,最后在常温时达到基态,内能减为最小。根据Metropolis准则,粒子在温度T时趋于平衡的概率为e-ΔE/(kT),其中E为温度T时的内能,ΔE为其改变量,k为Boltzmann常数。用固体退火模拟组合优化问题,将内能E模拟为目标函数值f,温度T演化成控制参数t,即得到解组合优化问题的模拟退火算法:由初始解i和控制参数初值t开始,对当前解重复“产生新解→计算目标函数差→接受或舍弃”的迭代,并逐步衰减t值,算法终止时的当前解即为所得近似最优解,这是基于蒙特卡罗迭代求解法的一种启发式随机搜索过程。退火过程由冷却进度表(Cooling Schedule)控制,包括控制参数的初值t及其衰减因子Δt、每个t值时的迭代次数L和停止条件S。 模拟退火算法的模型 模拟退火算法可以分解为解空间、目标函数和初始解三部分。 模拟退火的基本思想: (1)初始化:初始温度T(充分大),初始解状态S(是算法迭代的起 点),每个T值的迭代次数L (2) 对k=1,……,L做第(3)至第6步: (3) 产生新解S′ (4) 计算增量Δt′=C(S′)-C(S),其中C(S)为评价函数 (5) 若Δt′<0则接受S′作为新的当前解,否则以概率exp(-Δt′/T)

接受S′作为新的当前解. (6) 如果满足终止条件则输出当前解作为最优解,结束程序。终止条件通常取为连续若干个新解都没有被接受时终止算法。 (7) T逐渐减少,且T->0,然后转第2步。 算法对应动态演示图: 模拟退火算法新解的产生和接受可分为如下四个步骤: 第一步是由一个产生函数从当前解产生一个位于解空间的新解;为便于后续的计算和接受,减少算法耗时,通常选择由当前新解经过简单地变换即可产生新解的方法,如对构成新解的全部或部分元素进行置换、互换等,注意到产生新解的变换方法决定了当前新解的邻域结构,因而对冷却进度表的选取有一定的影响。 第二步是计算与新解所对应的目标函数差。因为目标函数差仅由变换部分产生,所以目标函数差的计算最好按增量计算。事实表明,对大多数应用而言,这是计算目标函数差的最快方法。 第三步是判断新解是否被接受,判断的依据是一个接受准则,最常用的接受准则是Metropo1is准则: 若Δt′<0则接受S′作为新的当前解S,否则以概率exp(-Δt′/T)接受S′作为新的当前解S。 第四步是当新解被确定接受时,用新解代替当前解,这只需将当前解中对应于产生新解时的变换部分予以实现,同时修正目标函数值即可。此时,当前解实现了一次迭代。可在此基础上开始下一轮试验。而当新解被判定为舍弃时,则

模拟退火算法及其Matlab实现

模拟退火算法及其Matlab 实现 模拟退火算法(Simulated Annealing algorithm ,简称SA )是柯克帕垂克(S. Kirkpatrick )于1982年受热力学中的固体退火过程与组合优化问题求解之间的某种“相似性”所启发而提出的,用于求解大规模组合优化问题的一种具有全局搜索 功能的随机性近似算法。与求解线性规划的单纯形法、Karmarkar 投影尺度法,求 解非线性规划的最速下降法、Newton 法、共轭梯度法,求解整数规划的分支定界法、割平面法等经典的优化算法相比,模拟退火算法在很大程度上不受制于优化问 题的具体形式和结构,具有很强的适应性和鲁棒性,因而也具有广泛的应用价值。 模拟退火算法源于对固体退火过程的模拟;采用Metropolis 接受准则;并用 一组称为冷却进度表的参数来控制算法进程,使得算法在多项式时间里给出一个近 似最优解。固体退火过程的物理现象和统计性质是模拟退火算法的物理背 景;Metropolis 接受准则使算法能够跳离局部最优的“陷阱”,是模拟退火算法能 够获得整体最优解的关键;而冷却进度表的合理选择是算法应用的关键。 1 物理退火过程 物理中的固体退火是先将固体加热至熔化,再徐徐冷却,使之凝固成规整晶体 的热力学过程。在加热固体时,固体粒子的热运动不断增加,随着温度的升高,粒子 与其平衡位置的偏离越来越大,当温度升至溶解温度后,固体的规则性被彻底破坏, 固体溶解为液体,粒子排列从较有序的结晶态转变为无序的液态,这个过程称为溶解。溶解过程的目的是消除系统中原先可能存在的非均匀状态,使随后进行的冷却 过程以某一平衡态为始点。溶解过程与系统的熵增过程相联系,系统能量也随温度 的升高而增大。 冷却时,液体粒子的热运动渐渐减弱,随着温度的徐徐降低,粒子运动渐趋有 序。当温度降至结晶温度后,粒子运动变为围绕晶体格点的微小振动,液体凝固成固体的晶态,这个过程称为退火。退火过程之所以必须“徐徐”进行,是为了使系统在每一温度下都达到平衡态,最终达到固体的基态(图1-1)。退火过程中系统的熵值

模拟退火算法求解TSP问题Matlab源码

function [f,T]=TSPSA(d,t0,tf) %TSP问题(货郎担问题,旅行商问题)的模拟退火算法通用malab源程序% f目标最优值,T最优路线,d距离矩阵,t0初始温度,tf结束温度 [m,n]=size(d); L=100*n; t=t0; pi0=1:n; min_f=0; for k=1:n-1 min_f=min_f+d(pi0(k),pi0(k+1)); end min_f=min_f+d(pi0(n),pi0(1)); p_min=pi0; while t>tf for k=1:L; kk=rand; [d_f,pi_1]=exchange_2(pi0,d); r_r=rand; if d_f<0 pi0=pi_1; elseif exp(d_f/t)>r_r pi0=pi_1; else pi0=pi0; end end f_temp=0; for k=1:n-1 f_temp=f_temp+d(pi0(k),pi0(k+1)); end f_temp=f_temp+d(pi0(n),pi0(1)); if min_f>f_temp min_f=f_temp; p_min=pi0; end t=0.87*t; end f=min_f; T=p_min; %aiwa要调用的子程序,用于产生新解 function [d_f,pi_r]=exchange_2(pi0,d) [m,n]=size(d); clear m; u=rand;

u=u*(n-2); u=round(u); if u<2 u=2; end if u>n-2 u=n-2; end v=rand; v=v*(n-u+1); v=round(v); if v<1 v=1; end v=u+v; if v>n v=n; end pi_1(u)=pi0(v); pi_1(v)=pi0(u); if u>1 for k=1:u-1 pi_1(k)=pi0(k); end end if v>(u+1) for k=1:v-u-1 pi_1(u+k)=pi0(v-k); end end if v

M模拟退火最短距离问题 Matlab代码 亲测完美运行

模拟退火算法 基于模拟退火算法的TSP问题求解具体步骤如下: 1)随机产生一个初始解path(作为当前最优路径),计算目标函数值pathfare(fare,path)=e0,并设置初始温度t0,内循环终止方差istd,外循环终止方差ostd降温系数lam,温度更新函数tk=lam*tk-1,并令k=1,输入各城市坐标coord,计算城市间的距离fare。 2)根据控制参数更新函数来控制温度的下降过程,给定最大循环步数iLK,设置循环计数器的初始值in=1。 3)对当前的最优路径作随机变动,产生一个新路径newpath,计算新路径的目标函数值pathfare(fare,newpath)=e1和目标函数值的增量e1-e04)根据Metropolis准则,如果增量(e1-e0)<0,则接受新产生的路径newpath作为当前最优路径;如果(e1-e0)>=0,则以公式(1)来决定新路径newpath是否代替path。rand()随机产生一个在[0,1]之间的随机数。exp[-(e1-e0)/t]>rand() 4)如果目标函数值小于istd,则直接跳出内循环。 5)如果in

1. distance.m function [fare]=distance(coord) %coord为各城市的坐标 %fare为城市间的距离矩阵 [~,m]=size(coord);%m为城市的个数 fare=zeros(m); for i=1:m%外层为行 for j=1:m%内层为列 fare(i,j)=(sum((coord(:,i)-coord(:,j)).^2))^0.5; fare(j,i)=fare(i,j);%距离矩阵对称 end end 2. myplot.m function []=myplot(path,coord,pathfar) %做出路径的图形 %path为要做图的路径,coord为各个城市的坐标 %pathfar为路径path对应的费用 len=length(path); clf; hold on;

基于matlab的模拟退火法

基于matlab的模拟退火法 编写一个matlab的程序用模拟退火法求函数最优解 function [xo,fo] = Opt_Simu(f,x0,l,u,kmax,q,TolFun) % 模拟退火算法求函数f(x)的最小值点,且l <= x <= u % f为待求函数,x0为初值点,l,u分别为搜索区间的上下限,kmax为最大迭代次数 % q为退火因子,TolFun为函数容许误差 %%%%算法第一步根据输入变量数,将某些量设为缺省值 if nargin < 7 TolFun = 1e-8; end if nargin < 6 q = 1; end if nargin < 5 kmax = 100; end %%%%算法第二步,求解一些基本变量 N = length(x0); %自变量维数 x = x0; fx = feval(f,x); %函数在初始点x0处的函数值 xo = x; fo = fx; %%%%%算法第三步,进行迭代计算,找出近似全局最小点 for k =0:kmax Ti = (k/kmax)^q; mu = 10^(Ti*100); % 计算mu dx = Mu_Inv(2*rand(size(x))-1,mu).*(u - l);%步长dx x1 = x + dx; %下一个估计点 x1 = (x1 < l).*l +(l <= x1).*(x1 <= u).*x1 +(u < x1).*u; %将x1限定在区间[l,u]上 fx1 = feval(f,x1); df = fx1- fx; if df < 0||rand < exp(-Ti*df/(abs(fx) + eps)/TolFun) %如果fx1

遗传模拟退火算法matlab通用源程序

% maxpop给定群体规模% pop群体 % newpop种群 %t0初始温度 function [codmin,finmin]=fc0(cc,v0,t0) N=length(cc(1,:)); %定群体规模 if N>50 maxpop=2*N-20; end if N<=40 maxpop=2*N; end %产生初始群体 pop=zeros(maxpop,N); pop(:,1)=v0; finmin=inf; codmin=0; for i=1:maxpop Ra=randperm(N); Ra(find(Ra==v0))=Ra(1);

pop(i,:)=Ra; end t=t0; while t>0 %用模拟退火产生新的群体pop=fc1(maxpop,pop,N,cc,v0,t); %转轮赌选择种群 f=zeros(1,maxpop); for i=1:maxpop for j=1:N-1 x=pop(i,j); y=pop(i,j+1); fo1=cc(pop(i,j),pop(i,j+1)); f(i)=f(i)+fo1; end f(i)=f(i)+cc(pop(i,1),pop(i,N)); end fmin=min(f); for i=1:maxpop if fmin==inf&f(i)==inf

end if fmin~=inf|f(i)~=inf dd=fmin-f(i); end ftk(i)=exp(dd/t); end [fin1,cod]=sort(-ftk); fin=abs(fin1); %f(cod(1)) if f(cod(1))=RR); % cod newpop(i,:)=pop(cod(cod2(end)),:); end %单亲繁殖

禁忌搜索算法摘录

禁忌(Tabu Search)算法是一种亚启发式(meta-heuristic)随机搜索算法1,它从一个初始可行解出发,选择一系列的特定搜索方向(移动)作为试探,选择实现让特定的目标函数值变化最多的移动。为了避免陷入局部最优解,TS搜索中采用了一种灵活的“记忆”技术,对已经进行的优化过程进行记录和选择,指导下一步的搜索方向,这就是Tabu表的建立。 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,当一个没有兔子留守的地方优越性太突出,超过 了“best so 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

智能计算-模拟退火算法(matlab实现)

模拟退火算法 摘要:阐述了模拟退火算法的基本原理及实现过程,运用MATLAB语言实现了该算法。并将其运用到解决旅行商问题的优化之中。数值仿真的结果表明了该方法能够对函数进行全局寻优,有效克服了基于导数的优化算法容易陷入局部最优的问题。该方法既可以增加对MATLAB 语言的了解又可以加深对模拟退火过程的认识,并达到以此来设计智能系统的目的。 关键词:模拟退火算法,全局寻优,搜索策略

simulatedannealing algorithm Abstract:This paper describes the basic principles and processes simulatedannealing algorithm, using MATLAB language implementation of the algorithm. And use it to solve the traveling salesman problem among optimization. Simulation results show that the method can be a function of global optimization, effectively overcome the derivative-based optimization algorithm is easy to fall into local optimum. This method not only can increase the MATLAB language can deepen understanding and awareness of the simulated annealing process, and in order to achieve the purpose of the design of intelligent systems. Keywords:simulatedannealing algorithm,Global optimization,strategy

禁忌搜索算法公式

6.2基于均衡原理的LRP 算法设计 6.2.1基于均衡原理的LRP 算法整体流程 基于均衡原理的LRP 算法整体流程如下: step1:初始化,设置整体收敛性判断参数δ; step2:随机生成一组LRP 选址问题的解D ,求出相应的目标值F ; step3:根据上层解D ,利用Frank-Wolfe 算法(见6.2.3节)求出各客户的 货物总量Q j 及客户在各配送中心的货物均衡分配量x j i ,; step4:根据D 及x j i ,运用禁忌算法求解VRP 问题(见6.2.4节),得出各配送 中对各客户的单位货物配送费用C j i ,; step5:根据 x j i ,及公式(6-8)求出下层 x j i ,与 d i 的关系y d x j i i j i W ,,+ =; step6:将LRP 模型上层目标函数中用代替,并代入下层求得的Q j 和C j i ,,运用禁忌算法 求得新的LRP 选址规划的解'Z 及目标函数'F (见6.2.2节); step7:如果δ<-F F ' ,转step8,算法结束,D 、F 为LRP 的最终解和解值;否则 '':,:F F D D ==,转step3; step8:算法结束。 6.2.2 LRP 选址规划的禁忌算法 模型上层是基于0-1整数规划的选址问题。由于选址问题是NP-hard ,如果 用精确算法求解,对节点数目的限制将有严格的要求。本章根据模型的特点, 采用禁忌算法优化产业选址问题。 1.解的构造和初始解的生成 采用二进制编码,编码长度为潜在的配送中心地点数量N T ,对于编码中位置i ,1表示选中i 点作为厂址,0表示没有选中。对于解中任意点i ,产生随机数δ,如果N T N /≥δ,则置i 点为0,否则置1。重复以上步骤m 次,得到初始解。 2.邻域的搜索 根据本章选址问题的特点,设计了三种邻域操作,分别为自身取反、2-swap 交换和2-opt 交换。 1).自身取反。为单点操作,即选择解中i 点,对该点的值取反; 2).2-swap 交换。为双点操作,选择解中两点进行交换,其它位置的值不变。例如解001101中的2、6点被选中,则2-swap 交换后变为:011100; 3).2-opt 交换。为多点操作,选择解中两点进行交换,同时两点之间的值逆序改变。例如解001101中的2、6点被选中,则2-swap 交换后变为:010110;

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