基于禁忌搜索算法参数设置的探讨
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参 考 文献 :
[ ] Go e, F 1 lvr .Hert sfritgrpormmiguig sr gt u sc o nee rga n s ur ae ii n o
从表 2可以得 出:①初始解越好 ,T S算 法求 得的最优 解越佳 ;② 2阶 T s法 ( 先利用 求 得初始解 ,再利用
具体实验如下 。
( )迭 代 次 数 :随 机 产 生 2 0个 城 市 坐 标 ,经 历 不 同 1 4
的迭 代 次 数 的实 验 数 据 如 表 l所 示
, 计 数 器 tO = 。设 置 禁 忌 表 为
表 1 迭代次数对 T S算 法 的 影 响
的 目标 函数 值 ,则 = 【 。 f + ”
来 求 解 Q P ( uda cA s n et rbe 问 题 ,L - A Q art si m n olm) i g P a
gn u a& G oe 以小 、 中 、 大 三 种 不 同 变 动 范 围 的禁 忌 表 大 l r v
小 来 求 解 通 信 带 宽 封包 问 题 ( e cmm n ai a d i h T l o u i t nB n wd e c o t
[ ]G o e,F T b a h a J OR A Ju a o o - 3 l r . aus r :pr I[ v ec t ]. S o r l nC r n n
示 , 两 个 城 市 之 间 的 距 离 利 用 两点 问 的 距 离 公 式 来 求 得 。
常 见 的 有 :循 环 迭 代 次 数 、C U 运 行 时 间 、连 续 获 得 没 有 P
改 进 过 解 的次 数 。一 旦 搜 索 达 到 这 些 预设 的 停 止 条 件 .则 停 止 搜 索 ,当 前 的 最 优 解 即 为 最 终 解 。 一 般 情 况 下 选 择 “ 环 迭 代 次 数 ” 作 为停 止 条 件 ,可 以 保 证 在 一 段 迭 代 次 循 数 后 终 止 搜 索 且 不 因使 用 电脑 的 系 统 不 同 而 影 响 解 。 1 法基本步骤如下 : ’ S算 Se :初 始 化 。选 择 一 个 初 始 可 行 解 ( tp0 m.最 大 迭 代 次 数 一, 当 前 解 = 空 以及 禁 忌 表 的大 小 £ 。 Se :停 止 。 如 果 # ,那 么停 止 搜 索 , 当前 解 t 1 p =一 就是最优解 。
也可 以根据 K o n x的 发 现 ( 城 市 数 目小 于 1 0时 禁 忌 表 当 0
的大 小 与 城 市 的数 目成 线 性 相关 )或 采 用 动 态 变 化 的 禁 忌
表大小 。
因此 ,在 条 件 允 许 的情 况 下 ,应 尽 可 能 的 去 找 到 一 个
好的 T S初 始 解 、与 问 题 规 模 相 适 应 的 禁 忌 表 大 小 以 及 可 以接 受 的 足够 大 的 迭代 次 数 来 求 解 复 杂 问题 ,以 获 得 更 佳 的最 优 解 。
据 ,对 每组 城 市 数 目相 同 的 ,分 别 利 用 随 机产 生法 、r I 1 s算 法 、贪 心 算 法 获 得 初 始 解 ,得 到 1 ’ 法 求 解 T P实 验 数 S算 S 据 如表 2 示 。 所
表 2 初 始 解 对 TS算 法 的 影 响
确 定 ,可 以采 用 Goe 的 魔 术 数 字 7作 为 禁 忌 表 的 大 小 , lvr
Se :移 动 。采 用 2 O T法 移 动 。 t 2 p -P Se :更 新 。更 新 解 ,得 到一 个 新 解 ∽ 。 t 3 p ” Se : 当前 解 。 如 果解 ( 的 目标 函数 值 ( tp4 即城 市
建 议 使 用 魔 术 数 字 7作 为 禁 忌 表 的 大 小 。 而 K o nx发 现 在
最 优解 , : ‘; 目标 函数 为 f () f ( )_ 。 ; 。 , 厂( )
破 禁 水 平 函数 A ( , ) s ( ) 为 一 次 领 域 移 动 ;城 ,
.
入 局 部 最 优 解 。禁 忌 表 的大 小 有 时 会 影 响 搜 索 速 度 :如 果 禁 忌 表 长 度 过 大 ,所 需 的 内存 空 间 就 越 大 , 每 次 搜 索 的时 间就 越 长 ,并 且 可 能 限 制 了搜 索 的 区 域 ,有 可 能 跳 过 最 优 解 ;过 小 ,将 降 低 求 解 效 率 ,容 易 使 运 算 限人 死 循 环 。禁 忌 表 的 长 度 可 以是 固定 的常 数 ,也 可 以是 某 种 规 则 或 公 式 在 定 义 区 间 的 动 态 变 化 。现 阶段 没 有 固定 的 方 法 来 决 定 禁 忌 表 的 长 度 ,通 常 要 根 据 问题 本 身 的 特 性 来 决 定 。 Goe lvr
T P问 题 里 , 当 城 市 数 目小 于 1 0时 禁 忌 表 的 大 小 与Байду номын сангаас城 市 S 0 数 目成 线 性 相 关 _,T iad以 一 随 机 变 动 的 禁 忌 表 大 小 6 alr ] l
距 离 之 和 )优 于 当 前 解 的 目标 函数 值 ,则 X= “ t “。
研 究与
3 ,效 率 最 好 ,本 文
实验 算 法 中 K 2 =。
且
;最 大迭 代 次 数 为 f ;计 数器 t0 一 = ;初 始路 径 ‘; 。
( )禁 忌 表 ( auLs) 2 T b i :用 来 记 录 每 次 搜 索 中发 生 移 t
动 ( v ) 时 的 属 性 ,阻 止 搜 索 过 程 中 出 现循 环 和 避 免 陷 Mo e
P c igP o lm) a kn rbe 。
42实 验 结 果 及 分 析 .
利 用 J V 语 言 在 P nim D a C r 1 0 Hz 1 M 计 A A e t u l oe . G / 2 u 6 5
( )破 禁 准 则 ( si t n :用 来 判 定 一 个 被 列 为 禁 3 A pr i ) ao 忌 的 移 动 是 否 被 解 除 。 如果 该 禁 忌 移 动 能 获 得 比 目前 最 佳 目标 函 数值 还好 的 目标 函数 值 ,则 破 禁 。 ( )侯 选 解 ( a ddt) 4 C n ia :合 法 移 动 属 性 集 合 , 即 所 e 有 可 能 的 移 动 集 合 减 去 搜 有 禁 忌 移 动 集 合 再 加 上 破 禁 准 则 集 合所 构 成 的集 合 。 ( )停 止 条 件 (t ) 5 S p :用 来 终 止 搜 索 进 行 的条 件 ,较 o
( )表 示 随机 产 生初 始 解 T S算 法
的 最 优 解 目标 函数 值 ( 即最 短 距 离 ) ,
( )表 示 利 用 T s
算 法 求 得 初 始 解 算 法 的 最 优 解 目标 函 数 值 ( 即最 短 距
离 ) , ( ) 表示 贪心 算 法 求 得 初 始 解 T S算 法 的 最 优 解 目 标函数值 ( 即最 短距 离 ) ;城 市 的 位置 用 坐 标 ( ,Y )来 表
1 8 ,1 ( ) 3 — 4 . 9 6 3 5 :5 3 5 9
模逐渐扩大 ,两者最优解 目标 函数值趋近相 同 ;③使 用贪
心算 法获得初 始解的 r I 1 法 .获 得 的 最 优 解 目标 函 数 值 S算 更 佳 。 因此 ,初 始 解 的好 坏 影 响 到 算 法 最 终 求 得 的 最
求解 ) ,从 表 1实 验 结 果 来 看 , 当 迭 代 次 数 小 时 ,最 优 解 目标 函 数 值 比 随 机 法 产 生 初 始 解 r r s算 法 好 , 随 着 迭 代 规
c n r n J D c i i cs 9 7 o sa t ]. e s nS e e,17 ,8( ) 5 — 6 . t i s[ io c n 1 :16 16
算机上实现 T 算法求解 TP S S 。从 求 解 初 始 解 实 验 结 果 数 据
来 看 :一 般 情 况 下 ,利 用 贪 心 算 法 求 得 的初 始 解 优 于 利 用 算 法 求 得 的初 始 解 ,利 用
机 产 生 的初 始 解 。用
.
算 法 求 得 的 初 始 解 优 于 随
4 1根 据 前面 T . S和 T P的介 绍 .建 立 T P 的禁 S S
忌算 法
Se :初 始 化 。 城 市 数 目为 n ;禁 忌 表 T大小 为 , t 0 p
从表 1 可以得出 : ①迭代次数大 。r 算法求得的最优 s 解好 ; 初始解越好 ,算法求解 收敛越快 。因此 , 索的 ② 搜
市 的 距 离 矩 阵 D (, ) ( 示 城 市 i 城 市 i J 表 到 中 i j o ,2 , = ,1 ,… ,n 1 。 - )
的距 离 ,其
Se :停 止 。 如 果 ttx t 1 p =r ,最 优 解 ( 短 距 离 路 径 ) r  ̄ 最
为 ,最短 距 离 为 :厂( ) 。
[ ]Glvr . uuepts o tgr rga n n n soa- 2 o e,F F tr a rnee o mmigadl k t hf i p r i t
t c litlgne [ ] .C mp t & Op r o sReerh i i neie c J i f a l o ue r ea n sac , i t
Se :更 新 禁忌 表 。从 禁 忌 表 中 删除 满 足 迭 代 次 数 的 t 5 p
禁 忌移 动 ,并将 从 ㈨ 到 。 的移 动 添加 到 禁忌 表 中 。 Se :累 加 。计 数器 ttl t 6 p =+ ,转 Se 。 tpl
4禁 忌 搜 索 算 法 求 解 T P实 验 S
Se :更 新 禁 忌 表 。 从 禁 忌 表 中删 除 满 足 迭 代 次 数 t 5 p 的 禁 忌 移 动 , 并 将 从 ( 到 ( 的 移 动 添 加 到 禁 忌 表
中。 Se :累 加 。 计数 器 t t l tp6 =+ ,转 到 Se 。 t 1 p
影 响 进 行 实 验 . 以找 出使 用 不 同 问 题 的 禁 忌 搜 索 算 法 的 最 佳 参数 组 合 。从上 述 实验 结 果分 析 可 以得 出 如下 结 论 : ( ) 一 个 好 的初 始 解 ,一 般 可 以得 到 一 个 更 佳 的最 优 解 , 1 其 收 敛 也 较 快 ; ( )搜 索 的 迭 代 次 数 越 大 ,则 能 获 得 最 2 佳 解 的 概 率 越 大 ; ( ) 禁 忌 表 的 大 小 要 根 据 问 题 规 模 来 3
Se :移 动 。选 择 一 个 非 禁 忌 可 行 移 动 △ ∈ ( t 2 p M 移 动 集 合 ,即 侯 选 解 ) ,记 作 △ ( 。 “ ” S p3 t :更新 。 ( = ‘ Ax ( 。 e 件 ‘ " + 件 ¨ Se :当 前 解 。 如果 “ 的 目标 函数 优 于 当 前 解 X t 4 p “
迭 代 次 数 越 大 则 能 获 得 最 佳 解 的概 率 越 大 ;但 相 对 执 行 时
间 也 越 长 ,且 当 搜 索 至 某 段 迭 代 次 数 后 ,对 目前 的最 佳 解 的 改 善 概 率将 减小 ,往 后 的继 续 搜 索 是 无 谓 的搜 索 。
( )初 始解 :对 于 城 市 数 目相 同 的 ,采 用 同 组 测 试 数 2
[ ] Go e, F 1 lvr .Hert sfritgrpormmiguig sr gt u sc o nee rga n s ur ae ii n o
从表 2可以得 出:①初始解越好 ,T S算 法求 得的最优 解越佳 ;② 2阶 T s法 ( 先利用 求 得初始解 ,再利用
具体实验如下 。
( )迭 代 次 数 :随 机 产 生 2 0个 城 市 坐 标 ,经 历 不 同 1 4
的迭 代 次 数 的实 验 数 据 如 表 l所 示
, 计 数 器 tO = 。设 置 禁 忌 表 为
表 1 迭代次数对 T S算 法 的 影 响
的 目标 函数 值 ,则 = 【 。 f + ”
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示 , 两 个 城 市 之 间 的 距 离 利 用 两点 问 的 距 离 公 式 来 求 得 。
常 见 的 有 :循 环 迭 代 次 数 、C U 运 行 时 间 、连 续 获 得 没 有 P
改 进 过 解 的次 数 。一 旦 搜 索 达 到 这 些 预设 的 停 止 条 件 .则 停 止 搜 索 ,当 前 的 最 优 解 即 为 最 终 解 。 一 般 情 况 下 选 择 “ 环 迭 代 次 数 ” 作 为停 止 条 件 ,可 以 保 证 在 一 段 迭 代 次 循 数 后 终 止 搜 索 且 不 因使 用 电脑 的 系 统 不 同 而 影 响 解 。 1 法基本步骤如下 : ’ S算 Se :初 始 化 。选 择 一 个 初 始 可 行 解 ( tp0 m.最 大 迭 代 次 数 一, 当 前 解 = 空 以及 禁 忌 表 的大 小 £ 。 Se :停 止 。 如 果 # ,那 么停 止 搜 索 , 当前 解 t 1 p =一 就是最优解 。
也可 以根据 K o n x的 发 现 ( 城 市 数 目小 于 1 0时 禁 忌 表 当 0
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因此 ,在 条 件 允 许 的情 况 下 ,应 尽 可 能 的 去 找 到 一 个
好的 T S初 始 解 、与 问 题 规 模 相 适 应 的 禁 忌 表 大 小 以 及 可 以接 受 的 足够 大 的 迭代 次 数 来 求 解 复 杂 问题 ,以 获 得 更 佳 的最 优 解 。
据 ,对 每组 城 市 数 目相 同 的 ,分 别 利 用 随 机产 生法 、r I 1 s算 法 、贪 心 算 法 获 得 初 始 解 ,得 到 1 ’ 法 求 解 T P实 验 数 S算 S 据 如表 2 示 。 所
表 2 初 始 解 对 TS算 法 的 影 响
确 定 ,可 以采 用 Goe 的 魔 术 数 字 7作 为 禁 忌 表 的 大 小 , lvr
Se :移 动 。采 用 2 O T法 移 动 。 t 2 p -P Se :更 新 。更 新 解 ,得 到一 个 新 解 ∽ 。 t 3 p ” Se : 当前 解 。 如 果解 ( 的 目标 函数 值 ( tp4 即城 市
建 议 使 用 魔 术 数 字 7作 为 禁 忌 表 的 大 小 。 而 K o nx发 现 在
最 优解 , : ‘; 目标 函数 为 f () f ( )_ 。 ; 。 , 厂( )
破 禁 水 平 函数 A ( , ) s ( ) 为 一 次 领 域 移 动 ;城 ,
.
入 局 部 最 优 解 。禁 忌 表 的大 小 有 时 会 影 响 搜 索 速 度 :如 果 禁 忌 表 长 度 过 大 ,所 需 的 内存 空 间 就 越 大 , 每 次 搜 索 的时 间就 越 长 ,并 且 可 能 限 制 了搜 索 的 区 域 ,有 可 能 跳 过 最 优 解 ;过 小 ,将 降 低 求 解 效 率 ,容 易 使 运 算 限人 死 循 环 。禁 忌 表 的 长 度 可 以是 固定 的常 数 ,也 可 以是 某 种 规 则 或 公 式 在 定 义 区 间 的 动 态 变 化 。现 阶段 没 有 固定 的 方 法 来 决 定 禁 忌 表 的 长 度 ,通 常 要 根 据 问题 本 身 的 特 性 来 决 定 。 Goe lvr
T P问 题 里 , 当 城 市 数 目小 于 1 0时 禁 忌 表 的 大 小 与Байду номын сангаас城 市 S 0 数 目成 线 性 相 关 _,T iad以 一 随 机 变 动 的 禁 忌 表 大 小 6 alr ] l
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研 究与
3 ,效 率 最 好 ,本 文
实验 算 法 中 K 2 =。
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( )禁 忌 表 ( auLs) 2 T b i :用 来 记 录 每 次 搜 索 中发 生 移 t
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( )破 禁 准 则 ( si t n :用 来 判 定 一 个 被 列 为 禁 3 A pr i ) ao 忌 的 移 动 是 否 被 解 除 。 如果 该 禁 忌 移 动 能 获 得 比 目前 最 佳 目标 函 数值 还好 的 目标 函数 值 ,则 破 禁 。 ( )侯 选 解 ( a ddt) 4 C n ia :合 法 移 动 属 性 集 合 , 即 所 e 有 可 能 的 移 动 集 合 减 去 搜 有 禁 忌 移 动 集 合 再 加 上 破 禁 准 则 集 合所 构 成 的集 合 。 ( )停 止 条 件 (t ) 5 S p :用 来 终 止 搜 索 进 行 的条 件 ,较 o
( )表 示 随机 产 生初 始 解 T S算 法
的 最 优 解 目标 函数 值 ( 即最 短 距 离 ) ,
( )表 示 利 用 T s
算 法 求 得 初 始 解 算 法 的 最 优 解 目标 函 数 值 ( 即最 短 距
离 ) , ( ) 表示 贪心 算 法 求 得 初 始 解 T S算 法 的 最 优 解 目 标函数值 ( 即最 短距 离 ) ;城 市 的 位置 用 坐 标 ( ,Y )来 表
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心算 法获得初 始解的 r I 1 法 .获 得 的 最 优 解 目标 函 数 值 S算 更 佳 。 因此 ,初 始 解 的好 坏 影 响 到 算 法 最 终 求 得 的 最
求解 ) ,从 表 1实 验 结 果 来 看 , 当 迭 代 次 数 小 时 ,最 优 解 目标 函 数 值 比 随 机 法 产 生 初 始 解 r r s算 法 好 , 随 着 迭 代 规
c n r n J D c i i cs 9 7 o sa t ]. e s nS e e,17 ,8( ) 5 — 6 . t i s[ io c n 1 :16 16
算机上实现 T 算法求解 TP S S 。从 求 解 初 始 解 实 验 结 果 数 据
来 看 :一 般 情 况 下 ,利 用 贪 心 算 法 求 得 的初 始 解 优 于 利 用 算 法 求 得 的初 始 解 ,利 用
机 产 生 的初 始 解 。用
.
算 法 求 得 的 初 始 解 优 于 随
4 1根 据 前面 T . S和 T P的介 绍 .建 立 T P 的禁 S S
忌算 法
Se :初 始 化 。 城 市 数 目为 n ;禁 忌 表 T大小 为 , t 0 p
从表 1 可以得出 : ①迭代次数大 。r 算法求得的最优 s 解好 ; 初始解越好 ,算法求解 收敛越快 。因此 , 索的 ② 搜
市 的 距 离 矩 阵 D (, ) ( 示 城 市 i 城 市 i J 表 到 中 i j o ,2 , = ,1 ,… ,n 1 。 - )
的距 离 ,其
Se :停 止 。 如 果 ttx t 1 p =r ,最 优 解 ( 短 距 离 路 径 ) r  ̄ 最
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[ ]Glvr . uuepts o tgr rga n n n soa- 2 o e,F F tr a rnee o mmigadl k t hf i p r i t
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Se :更 新 禁忌 表 。从 禁 忌 表 中 删除 满 足 迭 代 次 数 的 t 5 p
禁 忌移 动 ,并将 从 ㈨ 到 。 的移 动 添加 到 禁忌 表 中 。 Se :累 加 。计 数器 ttl t 6 p =+ ,转 Se 。 tpl
4禁 忌 搜 索 算 法 求 解 T P实 验 S
Se :更 新 禁 忌 表 。 从 禁 忌 表 中删 除 满 足 迭 代 次 数 t 5 p 的 禁 忌 移 动 , 并 将 从 ( 到 ( 的 移 动 添 加 到 禁 忌 表
中。 Se :累 加 。 计数 器 t t l tp6 =+ ,转 到 Se 。 t 1 p
影 响 进 行 实 验 . 以找 出使 用 不 同 问 题 的 禁 忌 搜 索 算 法 的 最 佳 参数 组 合 。从上 述 实验 结 果分 析 可 以得 出 如下 结 论 : ( ) 一 个 好 的初 始 解 ,一 般 可 以得 到 一 个 更 佳 的最 优 解 , 1 其 收 敛 也 较 快 ; ( )搜 索 的 迭 代 次 数 越 大 ,则 能 获 得 最 2 佳 解 的 概 率 越 大 ; ( ) 禁 忌 表 的 大 小 要 根 据 问 题 规 模 来 3
Se :移 动 。选 择 一 个 非 禁 忌 可 行 移 动 △ ∈ ( t 2 p M 移 动 集 合 ,即 侯 选 解 ) ,记 作 △ ( 。 “ ” S p3 t :更新 。 ( = ‘ Ax ( 。 e 件 ‘ " + 件 ¨ Se :当 前 解 。 如果 “ 的 目标 函数 优 于 当 前 解 X t 4 p “
迭 代 次 数 越 大 则 能 获 得 最 佳 解 的概 率 越 大 ;但 相 对 执 行 时
间 也 越 长 ,且 当 搜 索 至 某 段 迭 代 次 数 后 ,对 目前 的最 佳 解 的 改 善 概 率将 减小 ,往 后 的继 续 搜 索 是 无 谓 的搜 索 。
( )初 始解 :对 于 城 市 数 目相 同 的 ,采 用 同 组 测 试 数 2