模拟退火算法.docx
- 文档编号:27973270
- 上传时间:2023-07-07
- 格式:DOCX
- 页数:146
- 大小:534.90KB
模拟退火算法.docx
《模拟退火算法.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模拟退火算法.docx(146页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
模拟退火算法
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(CoolingSchedule)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。
5.1模拟退火算法的模型
1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。
2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。
3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,则在原当前解的基础上继续下一轮试验。
模拟退火算法与初始值无关,算法求得的解与初始解状态S(是算法迭代的起点)无关;模拟退火算法具有渐近收敛性,已在理论上被证明是一种以概率l收敛于全局最优解的全局优化算法;模拟退火算法具有并行性。
5.2模拟退火算法的简单应用
作为模拟退火算法应用,讨论货郎担问题(TravellingSalesmanProblem,简记为TSP):
设有n个城市,用数码1,…,n代表。
城市i和城市j之间的距离为d(i,j)i,j=1,…,n.TSP问题是要找遍访每个域市恰好一次的一条回路,且其路径总长度为最短。
求解TSP的模拟退火算法模型可描述如下:
解空间解空间S是遍访每个城市恰好一次的所有回路,是{1,……,n}的所有循环排列的集合,S中的成员记为(w1,w2,……,wn),并记wn+1=w1。
初始解可选为(1,……,n)
目标函数此时的目标函数即为访问所有城市的路径总长度或称为代价函数
我们要求此代价函数的最小值。
新解的产生随机产生1和n之间的两相异数k和m,若k (w1,w2,…,wk,wk+1,…,wm,…,wn) 变为: (w1,w2,…,wm,wm-1,…,wk+1,wk,…,wn). 如果是k>m,则将 (w1,w2,…,wk,wk+1,…,wm,…,wn) 变为: (wm,wm-1,…,w1,wm+1,…,wk-1,wn,wn-1,…,wk). 上述变换方法可简单说成是“逆转中间或者逆转两端”。 也可以采用其他的变换方法,有些变换有独特的优越性,有时也将它们交替使用,得到一种更好方法。 代价函数差设将(w1,w2,……,wn)变换为(u1,u2,……,un),则代价函数差为: 根据上述分析,可写出用模拟退火算法求解TSP问题的伪程序: ProcedureTSPSA: begin init-of-T;{T为初始温度} S={1,……,n};{S为初始值} termination=false; whiletermination=false begin fori=1toLdo begin generate(S′formS);{从当前回路S产生新回路S′} Δt: =f(S′))-f(S);{f(S)为路径总长} IF(Δt<0)OR(EXP(-Δt/T)>Random-of-[0,1]) S=S′; IFthe-halt-condition-is-TRUETHEN termination=true; End; T_lower; End; End 模拟退火算法的应用很广泛,可以较高的效率求解最大截问题(MaxCutProblem)、0-1背包问题(ZeroOneKnapsackProblem)、图着色问题(GraphColouringProblem)、调度问题(SchedulingProblem)等等。 5.3模拟退火算法的参数控制问题 (1)温度T的初始值设置问题。 温度T的初始值设置是影响模拟退火算法全局搜索性能的重要因素之一、初始温度高,则搜索到全局最优解的可能性大,但因此要花费大量的计算时间;反之,则可节约计算时间,但全局搜索性能可能受到影响。 实际应用过程中,初始温度一般需要依据实验结果进行若干次调整。 (2)退火速度问题。 模拟退火算法的全局搜索性能也与退火速度密切相关。 一般来说,同一温度下的“充分”搜索(退火)是相当必要的,但这需要计算时间。 实际应用中,要针对具体问题的性质和特征设置合理的退火平衡条件。 (3)温度管理问题。 温度管理问题也是模拟退火算法难以处理的问题之一。 实际应用中,由于必须考虑计算复杂度的切实可行性等问题,常采用如下所示的降温方式: T(t+1)=k×T(t) 式中k为正的略小于1.00的常数,t为降唐宋元明清,诗词曲小说。 诗仙诗鬼,大小李杜...数不尽道不清的故事。 往往扯人愁的是男欢女爱,从古至今,亘古不变的热闹话题。 但今天我们讲述的确是在兵荒马乱年代有着家国情怀的作曲人。 “满目山围故国,三阁余香,六朝陈迹。 ”“惆怅龙沉宫井,江山信美,快平生、一览南州风物。 ”“落日金焦,浮绀宇,铁瓮犹残城壁。 ”“遥望石冢巉然,参军此葬,万劫谁能发。 ”...少时兵荒马乱,中年父子相识,晚年回顾自己一生九患。 难免感慨。 他不禁无限伤感地叹息道: “纂罢不知人换世,兵余独见川流血,叹昔时歌舞岳阳楼,繁华歇”。 至于金陵怀古,杭城“临平六朝禾黍、南宋池苑诸作,”处处抒发遗民的心情,“伤时纪乱,尽见于字里行间。 ”其感物伤情从笔下款款道出。 现在的我们常常喜欢吐槽,吐槽古人的多情多事还多著作。 或许我们忘了古人的吐槽,“长醉后方何碍,不醒时甚思。 糟腌两个功名字,醅瀹千古兴亡事,曲埋万丈虹霓志。 ”“疑是杨妃在,怎脱马嵬灾? 曾与明皇捧砚来。 美脸风流杀。 ”与元好问世家的他,文学博识,元曲四大家之一。 他,就是白朴。 据元人钟嗣成《录鬼簿》著录,白朴写过15种剧本,这15种是: 《唐明皇秋夜梧桐雨》、《董秀英花月东墙记》、《唐明皇游月宫》、《韩翠颦御水流红叶》、《薛琼夕月夜银筝怨》、《汉高祖斩白蛇》、《苏小小月夜钱塘梦》、《祝英台死嫁梁山伯》、《楚庄王夜宴绝缨会》、《崔护谒浆》、《高祖归庄》、《鸳鸯间墙头马上》、《秋江风月凤凰船》、《萧翼智赚兰亭记》、《阎师道赶江》。 加上《盛世新声》著录的《李克用箭射双雕》残折,共16本。 文人多才。 他是金朝的故人,面对日后的元朝更怀念旧朝。 他是元朝不可多得的人才,凭己之力,留下一世佳作。 人人都想成英雄,可是我们想过诗人英雄吗,想过星星之火可以燎原吗? 大多数今日待明日,或等我全副武装。 一切都不如慢慢创造,因为精神才是永恒的,它是时间的纪念品,世界的珍宝。 白朴,自始自终,不可能普通。 故事讲完了,看官好梦。 渔民已归渡,晚钟正鸣,大家晚安! 文章源于: 读书协会学创部: 木隙 策划: 读书协会学创部 你有想和小伙伴分享的诗词吗? 快来投稿吧(无偿)! 读协学创部欢迎小伙伴们积极投稿哟,联系方式: 岳茜754823822陈程2210147279 本活动和教学过程和教学内容设计: 1.1新课内容安排 1.1.1建筑业的发展状况 1.1.2建筑业发展的重要意义 1.1.3建筑业的业务范围: (1)土木工程建筑业 (2)线路、管道和设备安装业 (3)勘察设计业 1.1.4建筑产品的分类 (1)按产品的对象划分 (2)按产品的生产过程划分 (3)按建设项目的组成划分: 建设项目、单项工程、单位工程、分部工程、分项工程 这是难点内容,通过讲授.突破这一难点 ●教学小结与拓展: 1.举例和课堂练习及师生互动: 举例建设项目的组成划分 2.课堂小结: ●布置作业或思考题: 1.完成课本课后练习题 ●说明: 教学手段(传统教学法、多媒体教学)教学方法(讲授法;谈话法;讨论法;读书指导法、演示法;参观法、练习法;实验法;实习作业法、陶冶法、发现法;探究法) 学年第二学期顺序号: (2) 主讲教师 职称 系、部 建筑工程 课程名称 建筑工程计量与计价 本教案 授课学时 2 本次课标题 第一章概述 授课班级 及时间 12级建筑工程管理 2014年2月27日 年月日 教学目标 (主要从能力目标、知识目标、素质目标三方面阐述) 能力目标: 具有划分工程建设项目的能力和弄清工程项目建设的程序的能力。 知识目标: 了解建筑产品及其施工的特点、工程建设项目的分类 素质目标: 激发学生对本知识的学习兴趣,培养学生自主学习,自主思考的能力,为本课程学习打下基础。 教学 主要内容 1、复习旧课引入新课(10分钟) 2、建筑产品的特点(15分钟) 3、建筑产品施工的特点(15分钟) 4、项目及特点(8分钟) 5、工程建设项目(10分钟) 6、工程项目建设程序(7分钟) 7、举例和课堂练习及师生互动(10分钟) 8、课堂小结(5分钟) 教学重点、难点 重点: 建筑产品及其生产的特点 难点: 工程建设项目的分类 教学手段、方法 多媒体教学讲授讨论法 ●新课导入: 复习上一节课所学内容引出今天所要讲的内容 ●教学过程和教学内容设计: 1.建筑产品的特点 建筑产品的固定性、施工的流动性、建筑产品的单件性、建筑产品的多样性、建筑产品的复杂性、建筑产品的庞体性、建筑产品的长期性、建筑产品的敞开性。 2.建筑产品施工的特点 建筑施工的单件性、建筑施工的流动性、建筑施工的长期性、建筑施工的复杂性。 3.项目及特点 4.工程建设项目的概念 5.工程建设项目的分类 5.1按投资用途不同划分 5.2按建设性质不同划分 5.3按资金来源不同划分 5.4按规模不同划分 5.5按建设程度不同划分 6.工程项目建设程序 ●教学小结与拓展: 1.举例和课堂练习及师生互动 2.课堂小结 ●布置作业或思考题: 1.完成课本后面习题 ●说明: 教学手段(传统教学法、多媒体教学)教学方法(讲授法;谈话法;讨论法;读书指导法、演示法;参观法、练习法;实验法;实习作业法、陶冶法、发现法;探究法) 职业学院教案 2013-2014学年第二学期顺序号: (3) 主讲教师 职称 助工 系、部 建筑工程 课程名称 建筑工程计量与计价 本教案 授课学时 2 本次课标题 第一章概论 授课班级 及时间 12级建筑工程管理 2014年3月5日 年月日 教学目标 (主要从能力目标、知识目标、素质目标三方面阐述) 能力目标: 掌握编制工程概预算的能力 知识目标: 了解工程计价的特点,掌握工程概预算与各阶段的关系 素质目标: 培养学生的了解工程概预算与各阶段的关系的能力 教学 主要内容 1、复习旧课引入新课(10分钟) 2、工程计价的特点(30分) 3、建筑工程概预算的内容(20分) 4、编制概预算的可行性(5分钟) 5、举例和课堂练习及师生互动(10分钟) 6、课堂小结(5分钟) 教学重点、难点 重点: 工程概预算与各阶段的关系 难点: 工程概预算与各阶段的关系 教学手段、方法 多媒体教学讲授讨论法 ●新课导入: 复习旧课引出新课程 ●教学过程和教学内容设计: 1.建筑工程计价的特点 1.1工程计价的单件性 1.2工程计价的大额性 1.3工程计价的多次性 1.4工程计价的层次性 1.5工程计价的动态性 1.6工程计价的复杂性 2.建设工程概预算的内容 工程概预算与各阶段的关系 3.编制概预算的可行性 ●教学小结与拓展: 1.举例和课堂练习及师生互动 2.课堂小结 ●布置作业或思考题: 课后练习题 ●说明: 教学手段(传统教学法、多媒体教学)教学方法(讲授法;谈话法;讨论法;读书指导法、演示法;参观法、练习法;实验法;实习作业法、陶冶法、发现法;探究法) 职业学院教案 2013-2014学年第二学期顺序号: (4) 主讲教师 职称 助工 系、部 建筑工程 课程名称 建筑工程概预算 本教案 授课学时 4 本次课标题 第一章概论 授课班级 及时间 12级建筑工程管理 2014年3月6日 年月日 教学目标 (主要从能力目标、知识目标、素质目标三方面阐述) 能力目标: 掌握不同阶段造价文件的差异 知识目标: 了解建筑工程概预算的分类、建筑工程概预算的作用 素质目标: 培养学生具有编制建筑工程概预算的能力 教学 主要内容 1、复习旧课引入新课(10分钟) 2、建筑工程概预算的分类(15分钟) 3、设计概算的作用((7分) 4、施工图预算的作用(8分) 5、设计概算与施工图预算的主要区别(10分) 6、建设工程概预算文件(10分钟) 8、举例和师生互动: (10分钟) 9、课堂小结(10分钟) 教学重点、难点 重点: 建筑工程概预算分类 难点: 不同阶段造价文件的差异 教学手段、方法 多媒体教学讲授讨论法 ●新课导入: 复习旧课程引出新课程 ●教学过程和教学内容设计: 1、设计概算的分类 2、工程预算分类 3、设计概算的作用 4、施工图预算的作用 5、设计概算与施工图预算的主要区别 5.1编制阶段和编制单位不同 5.2审批和作用不同 5.3采用的定额不同 5.4项目划分粗细程度不同 5.5取费标准和工程量计算规则不同 5.6控制的额限不同 6、建设工程概预算文件 ●教学小结与拓展: 1、举例和课堂练习及师生互动 2、课堂小结 ●布置作业或思考题: 课后练习题 ●说明: 教学手段(传统教学法、多媒体教学)教学方法(讲授法;谈话法;讨论法;读书指导法、演示法;参观法、练习法;实验法;实习作业法、陶冶法、发现法;探究法) 职业学院教案 2013-2014学年第二学期顺序号: (5) 主讲教师 职称 助工 系、部 建筑工程 课程名称 建筑工程计量与计价 本教案 授课学时 2 本次课标题 工程定额 授课班级 及时间 12级建筑工程管理 2014年3月12日 年月日 教学目标 (主要从能力目标、知识目标、素质目标三方面阐述) 能力目标: 掌握工程定额的编制方法的能力 知识目标: 了解工程定额的基本概念 素质目标: 培养学生认识工程定额制定的方法 教学 主要内容 1、复习旧课引入新课(5分钟) 2、工程定额的产生与发展(5分) 3、工程定额的水平(5分) 4、工程定额的地位和作用(5分) 5、工程定额的种类(20分) 6、工程定额的特性(5分) 7、工程定额的编制方法(5分) 8、举例和师生互动: (15分钟) 9、课堂小结(10分钟) 10、布置课后思考题: (5分钟) 教学重点、难点 重点: 工程定额的种类 难点: 工程定额的种类 教学手段、方法 多媒体教学讲授讨论法 ●新课导入: 复习旧课程引出新课程 ●教学过程和教学内容设计: 1.工程定额的基本概念 2.工程定额的产生与发展 3.工程定额的水平: 平均先进水平、社会平均水平 4.工程定额的种类 4.1按定额反映的生产要素消耗内容分类: 劳动消耗定额、机械消耗定额、材料消耗定额 4.2按定额的编制程序和用途分类: 施工定额、预算定额、概算定额、概算指标、投资估算指标、工期定额 4.3按投资费用性质分类: 建筑工程定额、安装工程定额、建筑安装工程费用定额、工器具定额、工程建设其他费用定额 4.4按主编单位和管理权限分类: 全国统一定额、行业统一定额、地区统一定额、企业定额、补充定额 4.5按专业性质分类: 全国通用定额、行业通用定额、专业专用定额 5、工程定额的特性 6、工程定额的制定方法 ●教学小结与拓展: 1、举例和课堂练习及师生互动 2、课堂小结 ●布置作业或思考题: 课后练习题 ●说明: 教学手段(传统教学法、多媒体教学)教学方法(讲授法;谈话法;讨论法;读书指导法、演示法;参观法、练习法;实验法;实习作业法、陶冶法、发现法;探究法) 职业学院教案 2013-2014学年第二学期顺序号: (6) 主讲教师 职称 助工 系、部 建筑工程 课程名称 建筑工程计量与计价 本教案 授课学时 2 本次课标题 第二章建筑安装工程定额 授课班级 及时间 12级建筑工程管理 2014年3月13日 年月日 教学目标 (主要从能力目标、知识目标、素质目标三方面阐述) 能力目标: 掌握预算定额编制的能力 知识目标: 了解施工定额与预算定额的关系、各消耗量指标的确定 素质目标: 培养学生善于运用所学知识分析处理相关问题 教学 主要内容 1、复习旧课引入新课(5分钟) 2、概算定额及概算指标(5分钟) 3、预算定额概述(5分钟) 4、预算定额的作用(5分钟) 5、预算定额与施工定额的关系(10分钟) 6、预算定额的编制(25分) 7、举例和师生互动: (10分钟) 8、课堂小结(10分钟) 9、布置课后思考题: (5分钟) 教学重点、难点 重点: 预算定额中各消耗量指标的确定 难点: 预算定额的编制 教学手段、方法 多媒体教学讲授讨论法 ●新课导入: 导论,介绍本课程内容和要求,本课程的学习任务和目标 ●教学过程和教学内容设计: 1.概算定额 2.概算指标 3.预算定额概述 3.1预算定额的概念 3.2预算定额的分类 3.3预算定额的作用 3.4预算定额与施工定额的关系 4.预算定额的编制 4.1编制原则、依据、步骤、方法 4.2各消耗量指标确定 4.2.1人工工日消耗量确定 4.2.2材料消耗量确定 4.2.3机械台班消耗量确定 ●教学小结与拓展: 1、举例和课堂练习及师生互动 2、课堂小结 ●布置作业或思考题: 课后练习题 ●说明: 教学手段(传统教学法、多媒体教学)教学方法(讲授法;谈话法;讨论法;读书指导法、演示法;参观法、练习法;实验法;实习作业法、陶冶法、发现法;探究法) 职业学院教案 2013-2014学年第二学期顺序号: (7) 主讲教师 职称 助工 系、部 建筑工程 课程名称 建筑工程计量与计价 本教案 授课学时 2 本次课标题 第二章建筑安装工程定额 授课班级 及时间 12级建筑工程管理 2014年3月19日 年月日 教学目标 (主要从能力目标、知识目标、素质目标三方面阐述) 能力目标: 掌握预算定额的应用能力 知识目标: 了解预算定额手册 素质目标: 培养学生善于运用所学知识分析处理相关问题 教学 主要内容 1、复习旧课引入新课(10分钟) 2、预算定额手册的内容(10分) 3、预算定额手册的定额编号(5分) 4、预算定额手册的应用(30分) 5、举例和师生互动: (10分钟) 6、课堂小结(10分钟) 7、布置课后思考题: (5分钟) 教学重点、难点 重点: 预算定额手册的应用 难点: 预算定额手册的应用 教学手段、方法 多媒体教学讲授讨论法 ●新课导入: 导论,介绍本课程内容和要求,本课程的学习任务和目标 ●教学过程和教学内容设计: 1.预算定额手册的内容 2.预算定额手册的定额编号 3.预算定额手册的应用 3.1预算定额的直接套用 3.2预算定额的换算 3.2.1砂浆的换算 3.2.2砼的换算 3.2.3木制门窗的换算 3.2.4钢筋铁件总用量的调整 小结与拓展: 1、举例和课堂练习及师生互动 2、课堂小结 ●布置作业或思考题: 课后练习题 ●说明: 教学手段(传统教学法、多媒体教学)教学方法(讲授法;谈话法;讨论法;读书指导法、演示法;参观法、练习法;实验法;实习作业法、陶冶法、发现法;探究法) 职业学院教案 2013-2014学年第二学期顺序号: (8) 主讲教师 职称 助工 系、部 建筑工程 课程名称 建筑工程计量与计价 本教案 授课学时 2 本次课标题 第二章建筑安装工程定额 授课班级 及时间 12级建筑工程管理 2014年3月20日 年月日 教学目标 (主要从能力目标、知识目标、素质目标三方面阐述) 能力目标: 掌握劳动定额应用的计算能力 知识目标: 了解劳动定额的表现形式及应用 素质目标: 培养学生善于运用所学知识分析处理相关问题 教学 主要内容 1、复习旧课引入新课(10分钟) 2、施工定额的概述(10分) 3、施工定额的编制(10分) 4、劳动定额(30分) 5、举例和师生互动: (10分钟) 6、课堂小结(5分钟) 7、
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模拟 退火 算法
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)