【國賽培訓(xùn)】模擬退火

時間:2019.8.19
老師:self
內(nèi)容:模擬退火
個性:横侦。奕塑。之前在劉記川老師的MATLAB PPT里有放上模擬退火的代碼,之前也有所了解妒蛇,只是一直沒有在代碼上進行突破,借此機會楷拳,一舉搞懂模擬退火绣夺!

模擬退火算法及MATLAB實現(xiàn)

1.模擬退火起源

源于物理退火過程:
(1)加溫過程
(2)等溫過程
(3)冷卻過程

2.參數(shù)說明

  1. 控制參數(shù)的初值T_\theta;冷卻開始的溫度
  2. 控制參數(shù)T的衰減函數(shù):因計算機能夠處理的都是離散數(shù)據(jù)欢揖,因此需要把連續(xù)的降溫過程離散化成降溫過程中的一系列溫度點陶耍,衰減函數(shù)即計算這一系列溫度的表達式
  3. 控制參數(shù)T的終值T_f(停止準(zhǔn)則)
  4. Markov鏈的長度L;任一溫度T的迭代次數(shù)

3.metropolis準(zhǔn)則

一新解與當(dāng)前解的目標(biāo)函數(shù)差定義接受概率她混,即
p=\left\{ \begin{aligned} exp(-\Delta{C'}/T),\Delta{C'}>0 \\ 1, \Delta{C'}<0 \\ \end{aligned} \right.

4.MATLAB代碼

clc       %清空環(huán)境中的變量
tic
iter = 1;                                                                                   % 迭代次數(shù)初值
a=0.99;                                                                                    %溫度衰減系數(shù)
t0=120;                                                                                    %初始溫度
tf=1;                                                                                          %最后溫度
t=t0;
rand('seed',0)
Markov=10000;                                                                     %Markov鏈長度
data1=[565.0 575.0; 25.0 185.0;345.0 750.0;945.0 685.0;845.0 655.0;880.0 660.0;25.0 230.0; 525.0 1000.0;580.0 1175.0;
    650.0 1130.0;1605.0 620.0 ;1220.0 580.0;1465.0 200.0;1530.0 5.0;845.0 680.0;725.0 370.0; 145.0 665.0; 415.0 635.0; 
    510.0 875.0  ;560.0 365.0;300.0 465.0; 520.0 585.0;480.0 415.0;835.0 625.0; 975.0 580.0; 1215.0 245.0;1320.0 315.0;
    1250.0 400.0; 660.0 180.0; 410.0 250.0; 420.0 555.0;575.0 665.0; 1150.0 1160.0; 700.0 580.0; 685.0 595.0; 685.0 610.0;
    770.0 610.0;795.0 645.0; 720.0 635.0; 760.0 650.0;475.0 960.0;95.0 260.0; 875.0 920.0; 700.0 500.0;555.0 815.0;830.0 485.0;
    1170.0 65.0; 830.0 610.0; 605.0 625.0; 595.0 360.0; 1340.0 725.0;1740.0 245.0];



% data1=[37,49,52,20,40,21,17,31,52,51,42,31,5,12,36,52,27,17,13,57,62,42,16,8,7,27,30,43,58,58,37,38,46,61,62,63,32,45,59,5,10,21,5,30,39,32,25,25,48,56,30;
%     52,49,64,26,30,47,63,62,33,21,41,32,25,42,16,41,23,33,13,58,42,57,57,52,38,68,48,67,48,27,69,46,10,33,63,69,22,35,15,6,17,10,64,15,10,39,32,55,28,37,40]';                                                                        %讀入城市的坐標(biāo)
city=data1;
n = size(city,1);                                                                      %城市距離初始化
D = zeros(n,n);                                                   
for i = 1:n
    for j = 1:n
            D(i,j) = sqrt(sum((city(i,:) - city(j,:)).^2));
    end    
end                                                                                
route=1:n;   
route_new=route;
best_length=Inf;
Length=Inf;
best_route=route;%%
while t>=tf
           for j=1:Markov
                    %進行擾動,長生新的序列route_new;
                    if (rand<0.7)
                        %交換兩個數(shù)的順序
                           ind1=0;ind2=0;
                           while(ind1==ind2&&ind1>=ind2)
                                    ind1=ceil(rand*n);
                                    ind2=ceil(rand*n);
                           end                      
                                      temp=route_new(ind1);
                                      route_new(ind1)=route_new(ind2);
                                      route_new(ind2)=temp;
                    else
                          ind=zeros(3,1);
                          L_ind=length(unique(ind));
                          while (L_ind<3)
                                    ind=ceil([rand*n rand*n rand*n]);
                                    L_ind=length(unique(ind));
                          end
                          ind0=sort(ind);
                          a1=ind0(1);b1=ind0(2);c1=ind0(3);
                         route0=route_new;
                         route0(a1:a1+c1-b1-1)=route_new(b1+1:c1);
                         route0(a1+c1-b1:c1)=route_new(a1:b1);
                         route_new=route0;    
                    end
                     %計算路徑的距離,Length_new 
                          length_new = 0;
                        Route=[route_new route_new(1)];
                              for j = 1:n
                                  length_new = length_new+ D(Route(j),Route(j + 1));
                              end
                     if length_new<Length      
                              Length=length_new;
                              route=route_new;
                           %對最優(yōu)路線和距離更新
                           if       length_new<best_length
                                    iter = iter + 1;    
                                     best_length=length_new;
                                     best_route=route_new;
                           end
                     else
                             if rand<exp(-(length_new-Length)/t)
                                  route=route_new;
                                  Length=length_new;
                              end
                     end
                       route_new=route; 
            end              
                        t=t*a
end
%% 結(jié)果顯示 
toc
Route=[best_route best_route(1)];
plot([city(Route ,1)], [city(Route ,2)],'o-');
    disp('最優(yōu)解為:')
    disp(best_route)
    disp('最短距離:')
    disp(best_length)
    disp('最優(yōu)解迭代次數(shù):')
    disp(iter)
for i = 1:n
    %對每個城市進行標(biāo)號
    text(city(i,1),city(i,2),['   ' num2str(i)]);
end
xlabel('城市位置橫坐標(biāo)')
ylabel('城市位置縱坐標(biāo)')
title(['模擬退火算法(最短距離):' num2str(best_length) ''])
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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