禁忌搜索算法-详解
禁忌搜索算法(Tabu Search/Taboo Search,简称TS算法)
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1 什么是禁忌搜索域解),则可以仅尝试部分互换的结果,而候选解也仅取其中的少量最佳状态。
(3)禁忌长度是一个很重要的关键参数,它决定禁忌对象的任期,其大小直接进而影响整个算法的搜索进程和行为。同时,以上示例中,禁忌表中禁忌对象的替换是采用FIFO方式(不考虑藐视准则的作用),当然也可以采用其他方式,甚至是动态自适应的方式。
(4)藐视准则的设置是算法避免遗失优良状态,激励对优良状态的局部搜索,进而实现全局优化的关键步骤。
(5)对于非禁忌候选状态,算法无视它与当前状态的适配值的优劣关系,仅考虑它们中间的最佳状态为下一步决策,如此可实现对局部极小的突跳(是一种确定性策略)。
(6)为了使算法具有优良的优化性能或时间性能,必须设置一个合理的终止准则来结束整个搜索过程。
此外,在许多场合禁忌对象的被禁次数(frequency)也被用于指导搜索,以取得更大的搜索空间。禁忌次数越高,通常可认为出现循环搜索的概率越大。
禁忌搜索算法的流程[1]
通过上述示例的介绍,基本上了解了禁忌搜索的机制和步骤。简单TS算法的基本思想是:给定一个当前解(初始解)和一种邻域,然后在当前解的邻域中确定若干候选解;若最佳候选解对应的目标值优于“best so far”状态,则忽视其禁忌特性,用其替代当前解和“best so far”状态,并将相应的对象加入禁忌表,同时修改禁忌表中各对象的任期;若不存在上述候选解,则选择在候选解中选择非禁忌的最佳状态为新的当前解,而无视它与当前解的优
劣,同时将相应的对象加入禁忌表,并修改禁忌表中各对象的任期;如此重复上述迭代搜索过程,直至满足停止准则。
条理化些,则简单禁忌搜索的算法步骤可描述如下:
(1)给定算法参数,随机产生初始解x,置禁忌表为空。
(2)判断算法终止条件是否满足?若是,则结束算法并输出优化结果;否则,继续以下步骤。
(3)利用当前解工的邻域函数产生其所有(或若干)邻域解,并从中确定若干候选解。
(4)对候选解判断藐视准则是否满足?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,即x=y,并用与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“best so far”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属性,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元素。
(6)转步骤(2)。
禁忌搜索算法流程的特点[1]
与传统的优化算法相比,TS算法的主要特点是:
(1)在搜索过程中可以接受劣解,因此具有较强的“爬山”能力;
(2)新解不是在当前解的邻域中随机产生,而或是优于“best so far”的解,或是非禁忌的最佳解,因此选取优良解的概率远远大于其他解。由于TS算法具有灵活的记忆功能和藐视准则,并且在搜索过程中可以接受劣解,所以具有较强的“爬山”能力,搜索时能够跳出局部最优解,转向解空间的其他
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