启发式算法研究小结
启发式算法分析

启发式算法分析1. 启发式算法的概念意思是什么启发式算法是一种基于经验和猜测来解决问题的算法,中文意思是“智能搜索算法”。
它通过结合现有知识和预先定义的规则来搜索最优解,从而解决复杂的问题。
2. 启发式算法的应用启发式算法是一种基于经验和直觉而非完全依赖于精确步骤的搜索算法。
它以一种模糊的、非确定的方式进行搜索,常被用来解决复杂的问题,如搜索、排序、路径规划、位置规划、视觉等。
启发式算法的应用非常广泛,可以用于模拟计算机游戏、图像处理、数据挖掘、网络优化、机器学习、语音识别、自然语言处理等领域。
3. 启发式算法的优缺点优点:1、启发式算法可以快速得到比较优质的解决方案,计算效率高;2、在求解复杂问题时,启发式算法可以帮助我们找到最优或接近最优的解决方案;3、启发式算法可以减少计算量,比如贪心算法可以减少计算复杂度,以达到更快的运行速度;4、在处理复杂结构数据时,启发式算法可以更好地处理;缺点:1、启发式算法往往不能保证求解问题的最优结果,也就是不能保证给出的结果是最优的;2、启发式算法往往只能解决特定类型的问题,在其它问题上效果可能不尽如人意;3、启发式算法可能会受到数据的影响,如果数据的质量较差,那么启发式算法的结果也可能不尽如人意;4、启发式算法的可扩展性较差,在扩展时可能会遇到问题。
4. 启发式算法的发展趋势启发式算法是以经验为基础的算法,它们旨在以更高效的方式找到最优解。
近年来,启发式算法的发展趋势主要表现为:(1)深度学习算法的发展;(2)网络架构的改进;(3)采用更多的搜索策略;(4)使用先进的知识表示算法;(5)更强大的计算能力;(6)更精确的模型;(7)对环境变量的更有效的应用。
5. 启发式算法的研究现状启发式算法是一种基于经验的算法,它模仿人类的思维方式,通过搜索、评估和解决问题的过程来解决特定问题。
它具有计算效率高、计算复杂度低、容易理解和实现等优点,在人工智能、模式识别、操作系统、科学计算等领域有着广泛的应用。
组合优化问题的启发式算法研究

组合优化问题的启发式算法研究组合优化问题是指在组合结构中寻找最优解的问题。
在现实中,组合优化问题广泛应用于物流、生产计划、资源配置等领域。
因其时间复杂度高、难以求解等特点,研究组合优化问题的启发式算法具有重要的意义。
启发式算法是一类灵活、高效的求解组合优化问题的方法。
其关键在于在搜索空间中,按照某种非完美的策略对解进行评价并搜索最优解。
常见的启发式算法有模拟退火、遗传算法、禁忌搜索等。
模拟退火算法是一种基于物理退火原理的随机搜索算法。
它模拟了加温、冷却过程中物质的自由运动,通过多次随机扰动迭代优化解。
对于每次扰动后的新解,如果比原解更优,则接受这个新解,否则按照一定规则概率接受较差的新解。
因此,模拟退火算法可以出现短暂的坏解,但是可以避免陷入局部最优解。
遗传算法是一种模拟遗传进化过程的启发式算法。
它通过维护一个解集群体,保留较优的个体,淘汰劣质的个体,并使用复制、交叉、变异等遗传算子来生成新的解。
通过不断演化解集群体中的个体,最终达到全局最优解。
遗传算法可以有效处理多维、离散、非线性等复杂问题。
禁忌搜索算法是一种通过记忆化搜索过程中历史信息来避免陷入局部最优解的启发式算法。
其本质是一种迭代搜索方法,每次搜索时不仅考虑当前可行解,也考虑之前搜索得到的不可行解。
禁忌搜索算法通过设定禁忌表,记录搜索过程中不应走过的路径,从而增加搜索的多样性和广度。
同时,还可以利用历史信息引导搜索方向,以加速搜索过程。
在实际应用中,启发式算法是处理组合优化问题的主流方法之一。
它们具有周期短、速度快、可扩展的优点,并且在解决大规模组合优化问题时,具有很高的可行性。
此外,启发式算法还可以通过改进算子、调整参数、混合多种算法等方式来提高求解质量和效率。
然而,启发式算法也存在一些问题。
首先,启发式算法找到的解不一定是最优解,因此在实际应用中需要具体问题具体分析。
其次,不同的启发式算法往往使用不同的参数或控制策略,需要仔细调整以达到最优解。
基于求解启发式算法的组合优化问题研究

基于求解启发式算法的组合优化问题研究组合优化问题,是指在离散空间中,找到最优解的问题。
例如,在路上行驶,需要找到最短的路径,才能节省时间和成本。
同时,在生产调度中,需要分配资源,使得生产效率最大化。
这些问题涉及到我们生活和工作的各个方面,需要寻求解决方案。
随着计算机科学和运筹学的发展,求解组合优化问题的方法也越来越多。
目前,大家普遍采用启发式算法(Heuristic algorithm)来解决这类问题。
启发式算法是一种近似求解的方法,通过寻找某些规律或者随机化方法,在有限时间里找到接近最优解的方案。
具体而言,启发式算法代表了很多不同的算法,如模拟退火、禁忌搜索、遗传算法和粒子群算法等等。
这些算法的基本原理是一致的,都是通过搜索空间来寻找最优解,但它们的搜索策略不同。
例如,禁忌搜索会通过设置一些规则来禁止搜索一些已经搜索过的路径,模拟退火则在搜索过程中逐渐降低温度,来帮助跳出某些局部最优解,遗传算法会模拟生物进化过程,在选取优秀基因的同时随机产生变异等等。
虽然各种启发式算法的具体策略不同,但它们都有一些共同点:1、启发式算法往往需要迭代多次才能找到最优解;2、启发式算法的解并不一定是最优解,但它们追求的是一种近似最优解;3、启发式算法最大的优点是它可以实际被应用,可以解决大规模的问题,同时,启发式算法可以很容易地与其他算法结合使用,来解决更加复杂的问题。
但是,启发式算法也存在一些缺点。
由于算法的适用性和随机性,启发式算法并不能保证每次都能得到相同的结果。
此外,启发式算法也可能遭遇局部最优解,也就是停留在某些次优解上,不能进一步向更好的解决方案迈进。
因此,我们需要有一些改进策略,来提高算法的性能和可靠性。
这就需要依托领域知识和深度研究,来不断优化算法的细节。
综上所述,在现代生产和管理中,组合优化问题非常常见。
为了解决这些问题,我们常常需要使用启发式算法,以求得最优解。
虽然启发式算法不一定总能找到最优解,但他们往往能够找到一种非常接近最优解的解决方案。
组合优化问题的元启发式算法研究

组合优化问题的元启发式算法研究在当今复杂多变的世界中,组合优化问题无处不在,从物流配送的路径规划到生产线上的任务调度,从资源分配的最优决策到网络拓扑的设计优化,无一不涉及到如何在众多可能的组合中找到最优解。
传统的精确算法在面对大规模的组合优化问题时往往显得力不从心,计算时间过长或者根本无法在可接受的时间内得出结果。
这时,元启发式算法就成为了我们解决这些难题的有力工具。
元启发式算法是一类基于启发式思想的算法,它们通过模拟自然界中的一些现象或者借鉴人类的经验和智慧来寻找问题的近似最优解。
与精确算法不同,元启发式算法并不保证能够找到绝对的最优解,但它们在可接受的时间内能够提供一个相当不错的解决方案,这对于许多实际应用来说已经足够。
常见的元启发式算法包括遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法和粒子群优化算法等。
遗传算法是受生物进化过程启发而产生的。
它把问题的解看作是“个体”,通过模拟自然选择、交叉和变异等过程来不断进化出更优的解。
想象一下,我们有一群“个体”,每个个体都代表着问题的一种可能解决方案。
那些适应度高(即解决方案更好)的个体有更大的机会被选中进行繁殖,产生新的个体。
在繁殖过程中,通过交叉操作,两个个体的部分基因组合在一起,形成新的个体;而变异操作则为种群引入了新的基因,增加了解的多样性。
通过不断地重复这个过程,种群中的个体逐渐朝着更好的方向进化,最终找到一个相对较好的解。
模拟退火算法则是基于物理中固体退火的原理。
在退火过程中,固体从高温逐渐冷却,最终达到一个稳定的低能态。
模拟退火算法中,我们从一个随机的初始解开始,然后在解空间中随机地探索新的解。
如果新解比当前解更好,我们就接受它;即使新解比当前解差,我们也有一定的概率接受它。
这个概率随着算法的进行逐渐降低,就像在退火过程中温度逐渐降低一样。
这样做的目的是避免算法过早地陷入局部最优解,能够有机会跳出局部最优,找到更好的全局最优解。
蚁群算法是受到蚂蚁在寻找食物过程中的行为启发而产生的。
仿生学和生物启发式算法研究

仿生学和生物启发式算法研究在当今科技快速发展的时代,自然界被视为科技创新的灵感来源之一。
仿生学和生物启发式算法是在自然界中寻求灵感的方式之一。
它们将自然现象应用于科学研究和工程设计中。
本文将讨论仿生学和生物启发式算法的概念和应用。
一、仿生学仿生学是研究自然现象和生物学特征,以及这些特征如何应用于人工系统的学科。
仿生学的研究范围包括生物机构、行为、生态系统等。
仿生学可以很好地应用于机器人技术、材料学、建筑学等领域。
1.仿生机器人仿生机器人是仿照生物动物、昆虫行为或仿生材料制造的机器人。
仿生机器人的设计灵感来自于自然界,并可以模仿生物动物的外形和行为。
如模仿蜜蜂采蜜的机器人、模仿蝴蝶飞行的机器人等。
仿生机器人可以适应环境变化,实现高效的任务完成。
2.仿生材料仿生材料是指模仿生物材料的材料。
仿生材料的设计灵感来自于生物组织和细胞,可以模仿它们的物理和化学特性。
仿生材料可以在广泛的应用领域中发挥作用,如生物医学、电子材料等。
二、生物启发式算法生物启发式算法是通过抽象生物系统中的自然现象,应用到计算机科学中的算法。
生物启发式算法的优点是可以在解决实际问题时具有高效性和鲁棒性。
生物启发式算法主要由遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等组成。
1.遗传算法遗传算法是通过模拟生物体的遗传规律和自然选择,搜索问题的解决方案。
遗传算法具有广泛的应用领域,如机器学习、智能控制、数据挖掘等。
2.粒子群算法粒子群算法是通过模仿群体的行为模式,在寻找最优解时进行优化。
在设计和优化问题中,粒子群算法有很好的应用,如神经网络优化、模式分类等。
3.蚁群算法蚁群算法是通过模仿蚂蚁在寻找食物时发展出的行为模式的优化算法。
蚁群算法可以应用于优化问题、路线规划等领域。
三、仿生学和生物启发式算法的应用仿生学和生物启发式算法在诸多应用领域中发挥作用,如神经科学、机器人技术、医学、材料科学和交通工程等。
1.仿生材料应用仿生材料可以应用于生物材料、医学器械、环境保护和结构工程等领域,以不同的方式模仿人类和自然系统的特性。
启发式优化算法范文

启发式优化算法范文启发式优化算法(Heuristic optimization algorithms)是一类基于经验和启发式的算法,用于解决复杂、非确定性的优化问题。
这类算法通过启发式规则和近似方法,在给定的空间中找到接近最优解的解。
它们适用于无法使用传统优化算法进行求解的问题,如NP-hard问题、非线性问题等。
常见的启发式优化算法包括遗传算法、粒子群优化、模拟退火等。
启发式优化算法的核心思想是利用启发式规则来指导过程,以期望能够更快地找到更好的解。
通常,启发式规则是根据问题本身的特性和经验得到的,而不是根据严格的数学推导。
这种非确定性的过程,常常能够克服问题多样性带来的挑战,并找到较好的解。
遗传算法是一种经典的启发式优化算法。
它受到了进化生物学中“适者生存”的启发,模拟了生物进化过程中的自然选择、交叉和变异等操作。
在遗传算法中,解空间中的每个解被编码为染色体,通过自然选择和遗传操作等,使得较优的解能够逐渐在群体中传播。
遗传算法常被用于求解复杂的组合优化问题,如旅行商问题、工程布局问题等。
粒子群优化算法是一种基于群体智能的启发式优化算法。
它受到鸟群觅食行为的启发,将解空间中的每个解看作是群体中的一个粒子。
粒子通过根据当前的最优解和自身的历史经验进行位置的调整,以期望找到更好的解。
粒子群优化算法被广泛应用于连续优化问题以及机器学习和神经网络训练等领域。
模拟退火算法是一种模拟物质退火过程的优化算法。
它通过随机的策略,在解空间中寻找局部最优解,并逐渐减小温度以模拟退火过程。
模拟退火算法在解空间中具有较大的探索能力,在求解复杂问题的过程中,能够跳出局部最优解并寻找到更优的解。
除了上述三种常见的启发式优化算法,还有一些其他算法也属于该类别,如蚁群优化、人工鱼群算法等。
这些算法在不同的问题领域中被广泛应用,并取得了较好的结果。
启发式优化算法的优点是能够在非确定性的复杂问题中快速找到接近最优解的解,具有一定的鲁棒性和全局能力。
车辆路线规划优化模型及启发式算法研究

车辆路线规划优化模型及启发式算法研究车辆路线规划是一个重要且复杂的问题,尤其在现代物流运输中扮演着重要的角色。
优化车辆路线规划可以有效地提高运输效率,降低运输成本。
本文将研究车辆路线规划的优化模型以及采用启发式算法进行求解的方法。
首先,我们需要建立一个适用于车辆路线规划的数学模型。
这个模型应该能够考虑到多个因素,如路径长度、车辆容量、时间窗口约束等。
我们可以采用图论的思想,将车辆路线规划问题转化为图的最短路径问题。
通过定义节点表示配送点或客户,边表示两个节点之间的距离或时间,我们可以用图论算法(如Dijkstra算法或Floyd-Warshall算法)求解最短路径。
然而,在实际情况中,车辆路线规划往往还受到一些特殊约束的限制,比如配送车辆的容量限制、时间窗口约束等。
为了解决这些问题,我们可以采用启发式算法。
启发式算法是一种基于经验和启发信息的搜索算法,能够在有限的时间内快速找到近似最优解。
常见的启发式算法包括遗传算法、禁忌搜索和模拟退火等。
在车辆路线规划中,遗传算法被广泛应用。
遗传算法模拟了自然界的进化过程,通过选择、交叉和变异等操作来进行优化搜索。
首先,我们将初始解表示为一个染色体,并通过遗传操作逐代产生新的解,并且不断优化目标函数。
通过适应度函数的评价和选择操作,我们可以保留优秀的解,并不断进化生成更优的解。
禁忌搜索也是一种常用的启发式算法。
禁忌搜索通过在搜索过程中避免回退到已经搜索过的解,来避免陷入局部最优解。
它维护一个禁忌列表,记录已经搜索过的解,在选择下一个解时,避免选择禁忌列表中的解,并选择具有较好目标值的解。
通过禁忌搜索,我们可以在较短的时间内找到较好的近似最优解。
另一种常用的启发式算法是模拟退火算法,它通过模拟金属退火的过程来进行全局优化。
模拟退火算法首先随机生成一个初始解,并在搜索过程中逐渐接受较差的解,以避免陷入局部最优解。
随着搜索的进行,模拟退火算法逐渐降低接受较差解的概率,并最终收敛到全局最优解。
物流配送优化问题的启发式算法研究与应用

物流配送优化问题的启发式算法研究与应用摘要:物流配送是现代商业运作的重要环节,对于提高效率和降低成本具有重要意义。
然而,由于物流配送问题的复杂性和不确定性,传统的优化算法往往无法满足实际应用需求。
因此,本文主要研究物流配送优化问题的启发式算法,通过引入启发性策略和搜索机制来寻找最优或次优解,以提高物流配送效率。
一、引言物流配送作为供应链管理的核心环节,直接关系到企业的生产和运营效率。
传统的物流配送问题是一个典型的NP-hard问题,涉及到货物的装载、路径的规划和停靠点的选择等多个子问题。
针对这些问题,本文将研究和应用启发式算法,以寻找最优或次优解。
二、启发式算法的基本原理启发式算法是一种基于探索和利用的搜索方法,通过引入启发性策略来指导搜索过程。
常见的启发式算法包括遗传算法、模拟退火算法、粒子群优化算法等。
这些算法在解决优化问题中具有广泛应用,并取得了一定的效果。
三、物流配送问题的启发式算法研究1. 货物装载问题货物装载问题是物流配送中的关键问题之一。
通常考虑货物的大小、重量和装载约束等因素,在保障装载安全的前提下,使得装载的货物数量最大化。
对于这一问题,可以借鉴遗传算法等启发式算法,通过优化适应度函数,对货物进行有效组织和装载,提高装载效率。
2. 路径规划问题路径规划是物流配送中的另一个重要问题。
在考虑道路通行能力、车辆实际行驶速度、交通拥堵等因素的基础上,寻找最短路径或最优路径,以保证货物按时准确地送达目的地。
在解决路径规划问题时,可以利用模拟退火算法等启发式算法,通过不断迭代和调整路径,优化整体配送时间,并避免拥堵点。
3. 停靠点选择问题在长途物流配送中,选择合适的停靠点可以有效减少行驶距离和成本。
停靠点选择问题是一个多目标决策问题,需要同时考虑行驶距离、时间和成本等因素。
对于这一问题,可以采用粒子群优化算法等启发式算法,通过粒子的位置更新和调整,寻找最优的停靠点组合,以实现全局最优或次优解。
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启发式算法研究小结0.探究启发式算法的缘由在选《管理优化决策》这门课的时候,我抱着很强的好奇心和巨大的求知欲,试图尝试在这门课上学到我感兴趣的知识点以及确定我今后极有可能的研究领域和大方向。
很幸运的是,我找到了。
为什么这么说呢?就在我选择博士专业内选修课和专业外选修课的同时我发现了管理优化决策这门课和计算机学院那边开的选修课——《启发式优化》(由吕志鹏教授讲授),有很多是相通的,发现管理界尤其是在管理科学与工程方向和计算机技术应用领域所探究的问题出奇的一致,已经很难分清,哪个是管理方面的问题,哪个是计算机技术应用的范围了。
正如各位都知道的是,由于选修课最终确定前一个月是可以去试听的,然而我并没有因为两者看上去内容有些相似就匆忙退选。
通过对这两门课的内容进行比较,它给了我很大的触动,也带给我巨大的好奇,到底是管理方面的研究越来越偏向运用计算机等其他学科的知识和工具,还是计算机应用研究的方面越来越偏向实际的管理优化问题了呢?亦或者两个学科的边界正在走向模糊?我想学科交叉和融合的这一说法对于我来说可能并不是很新鲜,但这的确是我亲身经历的一种美妙体验和发现。
它带给我新奇的同时也无疑给了我值得我深思几点的启示:首先,众所周知,管理学科作为一门交叉的新兴学科,它的方法和工具都是依托和借助其他领域和学科而来的,它本身并没有或者几乎没有一个完完整整的只属于管理学科的方法和工具,几乎是其它学科的知识演变而来的,这就是我们所知道的学科交叉和学科融合;然而管理领域和传统计算机研究等领域的视角并不完全一样,其中对于计算机领域的研究者们而言,他们不但在乎启发式算法是否能够解决问题、效率是否大幅提高(而管理领域的专家们更在乎这点,能用第一,好用第二,或者说管理专家们更在乎第一点——问题能够得到的解决,至于第二点就不是那么迫切。
而对计算机领域的向专家们而言,可以说两者都非常重要、要求非常苛刻),更在乎它所表现出来的优越特性(就时间、空间复杂度以及算法求解过程中保持一定的集中性和分散性而言的)。
然而当管理领域的学者们求解类似问题,一般来说都是和我们生活中的管理者经常遇到且直接和的决策相关的问题,因为由于管理者的决策质量好坏会往往直接导致企业和团体的效率和绩效和高低,进而导致企业和组织的竞争力强弱,所以一般企业或者个人都是基于一定的价值诉求来解决管理问题,进而提高工作效率。
由于管理者们非常了解生活中并不存在完完全全的理性人和完全信息,因此他们很难也极少去尝试寻找最优解,找到满意解就可以了,这一点和启发式算法的设计思想不谋而合(由于时间、硬件资源有限,特别是遇到组合爆炸问题时短时间难于穷举和难与求解出最优解,而且短时间还必须给出解。
尽管二者有所差异,但都有一些共同之处,都是资源受限)。
综上所述,对于同一个所以在求解管理方面较为复杂的问题时,我们短时间很难给出精确地解析解时,这时考虑运用启发式算法也不失为一种飞常有效的方法,而且生活我们经常在用,也不断地被证明了启发式算法优良的特性(简单、迅速且解的质量较高)。
其次,随着社会经济的高速发展,我们面对的管理问题逐渐变得越来越复杂,而且超出了人们的求解和计算的能力范围,比如:当我们求解经典的TSP问题时,我们会发现尽管我们可以用很简单的数学加以描述和刻画,但是对其进行求解尤其是计算得到问题的最优解时,可以说难于上青天,然而这类问题在我们的生活中普遍存在,而且甚至严重地影响到了企业和个人的效益和效率以及人们生活的便利性。
在这个过程中还必须给出一定的满意解,此时,我们不求助与启发式算法,那还有什么办法呢?这也是启发式算法得以存在并高速发展的根本原因,这也是众多管理学者相继运用启发式算法的技术和工具去探究一些飞常复杂的管理问题根本原因,这也是我想在前人深厚的启发式算法研究的基础上继续尝试探究启发式算法在管理问题的根本目的。
最后,其实启发式算法的设计思想往往来源于一些朴素的哲学思想和观点,比如:启发式算法的设计过程中非常注重集中性和疏散性,从而实现某种平衡的状态,这与古代中国哲人先贤们的思想如出一辙,随机和确定同步进行,既有随机又有确定,随机存在确定之中,确定亦存在随机之中。
在保证全局最优的方向上引入随机的思想,防止过于最优,从而陷入局部最优无法自拔。
这对于每个人的人生也是同样的道理,我们在人生的道路上,充满各种选择,此时,我们是时时抓住眼前的最优,解未必是最优的;还是心里早已有一个最优的安排后(人生目标),允许牺牲/放弃短暂的眼前收益呢?这一点发人深思,这也是我最感兴趣的地方。
而且这种思想还可以延伸到我们研究的管理研究领域,也改变了过去很多观点和看法,比如:我曾经坚信运用数学模型、数据以及相关的数学量化的方法和工具可以实现管理问题的最优解,经过此次了解,我逐渐改变了我的观点(尽管原来学习博弈论课程探究完全和完美信息对决策的影响时就已经有这种改变的趋势,但这种趋势并不明显,因为它并不直观和具体),很多问题都有一定的复杂度,有时甚至超出了人们求解能力的范围,因此把握问题求解可能性和解的质量二者的平衡就尤为重要了。
总之,处处需要平衡!1.什么是启发式算法启发式(Heuristics)是指“探索性的”,不过通常被翻译为“启发式”,然而我觉得发把Heuristics翻译为探索性的更加简单直观而易于理解。
初学者对启发式这个专业词语有点摸不着头脑或者第一直觉打不起兴趣,因而耽误了自己的学习兴趣的发掘和最佳的学习机会。
启发式算法(heuristic algorithm)是相对于最优化算法提出的。
一个问题的最优算法求得该问题每个实例的最优解。
启发式算法可以这样定义:一个基于直观或经验构造的算法,在可接受的花费(指计算时间和空间)下给出待解决组合优化问题每一个实例的一个可行解,该可行解与最优解的偏离程度一般不能被预计。
现阶段,启发式算法以仿自然体算法为主,主要有蚁群算法、模拟退火法、神经网络等。
计算机科学的两大基础目标,就是发现可证明其执行效率良好且可得最佳解或次佳解的算法。
而启发式算法则试图一次提供一或全部目标。
例如它常能发现很不错的解,但也没办法证明它不会得到较坏的解;它通常可在合理时间解出答案,但也没办法知道它是否每次都可以这样的速度求解。
精确和启发式算法有时候人们会发现在某些特殊情况下,启发式算法会得到很坏的答案或效率极差,然而造成那些特殊情况的数据组合,也许永远不会在现实世界出现。
因此现实世界中启发式算法常用来解决问题。
启发式算法处理许多实际问题时通常可以在合理时间内得到不错的答案。
常见的启发式算法如下表所示:可能本人介绍的不是很形象,因此摘抄了网上经典的一段描述几种常见搜索算法的例子来作为总结:为了找出地球上最高的山,一群有志气的兔子们开始想办法。
(1)兔子朝着比现在高的地方跳去。
他们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。
这就是爬山法,它不能保证局部最优值就是全局最优值。
(2)兔子喝醉了。
他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,他渐渐清醒了并朝他踏过的最高方向跳去。
这就是模拟退火。
(3)兔子们知道一个兔的力量是渺小的。
他们互相转告着,哪里的山已经找过,并且找过的每一座山他们都留下一只兔子做记号。
他们制定了下一步去哪里寻找的策略。
这就是禁忌搜索。
(4)兔子们吃了失忆药片,并被发射到太空,然后随机落到了地球上的某些地方。
他们不知道自己的使命是什么。
但是,如果你过几年就杀死一部分海拔低的兔子,多产的兔子们自己就会找到珠穆朗玛峰。
这就是遗传算法。
2.启发式算法的发展历史谈到启发式算法,它已经有很长的发展历史,自从有了启发式算法,人们能够解决很多之前很难求解的问题在很短的时间内,尤其是伴随着计算机性能的飞速发展,启发式的威力更加凸显无疑。
我们大致将启发式算法的发展阶段按照年代进行划分如下:40年代:由于实际需要,人们已经提出了一些解决实际问题快速有效的启发式算法。
50年代:启发式算法的研究逐步繁荣起来。
随后,人们将启发式算法的思想和人工智能领域中的各种有关问题的求解的收缩方法相结合,提出了许多启发式的搜索算法。
其中贪婪算法和局部搜索等到人们的关注。
60年代:随着人们对数学模型和优化算法的研究越来越重视,发现以前提出的启发式算法速度很快,但是解得质量不能保证。
虽然对优化算法的研究取得了很大的进展,但是较大规模的问题仍然无能为力(计算量还是太大)。
70年代:计算复杂性理论的提出。
NP完全理论告诉我们,许多实际问题不可能在合理的时间范围内找到全局最优解。
发现贪婪算法和局部搜索算法速度快,但解不好的原因主要是他们只是在局部的区域内找解,得到的解不能保证全局最优性。
由此必须引入新的搜索机制和策略,才能有效地解决这些困难问题,这就导致了超启发式算法(meta-heuristic algorithms)的产生。
Holland模拟地球上生物进化规律提出了遗传算法(Genetic Algorithm),它的与众不同的搜索机制引起了人们再次引发了人们研究启发式算法的兴趣,从而掀起了研究启发式算法的热潮。
80年代以后:模拟退火算法(Simulated Annealing Algorithm),人工神经网络(Artificial Neural Network),禁忌搜索(Tabu Search)相继出现。
最近,演化算法(Evolutionary Algorithm), 蚁群算法(Ant Algorithms),拟人拟物算法,量子算法等油相继兴起,掀起了研究启发式算法的高潮。
由于这些算法简单和有效,而且具有某种智能,因而成为科学计算和人类之间的桥梁。
3.启发式算法特性和不足尽管启发式算法能力非常强大,几乎可以说每种启发式算法都能独当一面并取得很好的效果。
但是仍然存在一些客观的局限如下:1.启发式算法目前缺乏统一而完整的理论体系。
由于每种启发式算法作用发挥好了都很强大,均能解决很多问题,因而导致现阶段启发式算法山头林立,其中研究的学者并没有多少全部涉足研究的,因而导致启发式算法缺乏像其他成熟理论体系那样的完整和体系化。
2.由于NP理论,各种启发式算法都不可避免的遭遇到局部最优的问题,如何判断以及如何跳出局部最优。
3.各种启发式算法都有个自优点如何,如何将各种启发式的有点互相借鉴和完美整合。
4.启发式算法中的参数对算法的效果起着至关重要的作用,如何有效设置参数。
5.启发算法缺乏有效的迭代停止条件。
6.启发式算法收敛速度的研究等。
4.几种经典的启发式算法首先,我们介绍一下爬山法,算法思想:爬山算法即是模拟爬山的过程,随机选择一个位置爬山,每次朝着更高的方向移动,直到到达山顶,即每次都在临近的空间中选择最优解作为当前解,直到局部最优解。
这样算法会陷入局部最优解,能否得到全局最优解取决于初始点的位置。