优化算法(寻优问题)
前言
- 群智能算法(全局最优):模拟退火算法(Simulated annealing,SA),遗传算法(Genetic Algorithm, GA),粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)
- 局部搜索算法(local search algorithm):爬山算法 (Hill Climbing),禁忌算法(Tabu Search,TS)
- 路径搜索算法:A* Search
模拟退火算法
模拟退火算法(Simulate Anneal,SA)是一种通用概率演算法,用来在一个大的搜寻空间内找寻命题的最优解。它是基于Monte-Carlo迭代求解策略的一种随机寻优算法。模拟退火算法是解决TSP问题的有效方法之一。
- 初始温度 T0、降温系数 Δ(0到1之间)、终止温度 Tk
- (外层循环)降温过程:每次T乘上Δ,直到 T≤Tk
- (内层循环)概率选择新解:在温度T时,选择领域解进行判断,优解直接接受,对于劣解,概率接受(T 越大时概率越大,新解和旧解差绝对值越小时概率越小)
过程详解


实际案例 - 背包问题

代码
class SimulatedAnnealing(object):def __init__(self, weight_list, volume_list, value_list, Weight_threshold_value, Volume_threshold_value, satisfying_value, break_T):"""背包物体属性"""self.object_total_number = len(weight_list)self.weight_list = weight_listself.volume_list = volume_listself.value_list = value_listself.Weight_threshold_value = Weight_threshold_valueself.Volume_threshold_value = Volume_threshold_valueself.best_value = -1 # 更新最优值self.cur_total_weight = 0self.cur_total_volume = 0self.cur_total_value = 0self.best_indexs_way = [0] * self.object_total_numberself.current_indexs_way = [0] * self.object_total_number # best_way 记录全局最优解方案 now_way 记录当前解方案self.weight = self.weight_listself.value = self.value_listself.volume = self.volume_list"""跳出条件"""self.satisfying_value = satisfying_valueself.break_T = break_T"""模拟退火属性"""self.T = 200.0 # 温度self.af = 0.95 # af退火率self.balance = 500 # 平衡次数self.iter_times = 100 # 迭代次数def initialize(self):"""初始化,产生随机解"""while True:for k in range(self.object_total_number):if random.random() < 0.5:self.current_indexs_way[k] = 1else:self.current_indexs_way[k] = 0self.calculate_value(self.current_indexs_way)if self.cur_total_weight < self.Weight_threshold_value and self.cur_total_volume < self.Volume_threshold_value:breakself.best_value = self.calculate_value(self.current_indexs_way)self.copy_list(self.best_indexs_way, self.current_indexs_way)def copy_list(self, a, b): # 复制函数 把b列表的值赋值a列表for i in range(len(a)):a[i] = b[i]def calculate_value(self, x):"""计算背包的总重量、总体积、总价值"""self.cur_total_weight = 0self.cur_total_volume = 0self.cur_total_value = 0for i in range(self.object_total_number):self.cur_total_weight += x[i] * self.weight[i] # 当前总重量self.cur_total_volume += x[i] * self.volume[i] # 当前总体积self.cur_total_value += x[i] * self.value[i] # 当前总价值return self.cur_total_valuedef get_object(self, x): # 随机将背包中已经存在的物品取出while True:ob = random.randint(0, self.object_total_number - 1)if x[ob] == 1:x[ob] = 0breakdef put_object(self, x): # 随机放入背包中不存在的物品while True:ob = random.randint(0, self.object_total_number - 1)if x[ob] == 0:x[ob] = 1breakdef run(self):self.initialize() # 初始化,产生初始解for i in range(self.iter_times):test_indexs_way = [0] * self.object_total_numbernow_total_value = 0 # 当前背包价值for i in range(self.balance):now_total_value = self.calculate_value(self.current_indexs_way)self.copy_list(test_indexs_way, self.current_indexs_way)ob = random.randint(0, self.object_total_number - 1) # 随机选取某个物品if test_indexs_way[ob] == 1: # 如果物品在背包中self.put_object(test_indexs_way) # 随机放入背包中不存在的物品test_indexs_way[ob] = 0 # 在背包中则将其拿出,并加入其它物品else: # 不在背包中则直接加入或替换掉已在背包中的物品if random.random() < 0.5:test_indexs_way[ob] = 1else:self.get_object(test_indexs_way)test_indexs_way[ob] = 1temp_total_value = self.calculate_value(test_indexs_way)if self.cur_total_weight > self.Weight_threshold_value or self.cur_total_volume > self.Volume_threshold_value:continue # 非法解则跳过if temp_total_value > self.best_value: # 如果新的解更好,更新全局最优self.best_value = temp_total_valueself.copy_list(self.best_indexs_way, test_indexs_way)if temp_total_value > now_total_value: # 如果新的解比当前解更好,直接接受新解self.copy_list(self.current_indexs_way, test_indexs_way)else:g = 1.0 * (temp_total_value - now_total_value) / self.Tif random.random() < math.exp(g): # 概率接受劣解self.copy_list(self.current_indexs_way, test_indexs_way)self.T = self.T * self.af # 温度下降"""跳出条件, 达到满意的解或者温度直接跳出"""if self.best_value > self.satisfying_value or self.T < self.break_T:break# 方案转为索引的形式best_object_number = []for i in range(object_total_number):if self.best_indexs_way[i]:best_object_number.append(i)print(f"最好的选择方案是取第best_object_number:{best_object_number}个物品,total_value:{self.best_value}")
import random, math
object_total_number=9
weight_list = random.sample(range(1, 100), object_total_number)
volume_list = random.sample(range(1, 100), object_total_number)
value_list = random.sample(range(1, 1000), object_total_number)
Weight_threshold_value = sum(weight_list) / 2 # 取总和值的一半算了?直接不用改动了
Volume_threshold_value = sum(volume_list) / 2print(f"Weight_threshold_value:{Weight_threshold_value}")
print(f"Volume_threshold_value:{Volume_threshold_value}")
print(f"weight_list:{weight_list}")
print(f"volume_list:{volume_list}")
print(f"value_list:{value_list}")satisfying_value = 999999 # 设置满意解,达到就直接退出了
break_T = 1 # 设置跳出温度
SimulatedAnnealing_obj = SimulatedAnnealing(weight_list=weight_list, volume_list=volume_list, value_list=value_list,Weight_threshold_value=Weight_threshold_value,Volume_threshold_value=Volume_threshold_value,satisfying_value=satisfying_value, break_T=break_T)
SimulatedAnnealing_obj.run()
输出结果:
Weight_threshold_value:258.0 Volume_threshold_value:228.0 weight_list:[53, 71, 16, 66, 74, 75, 55, 18, 88] volume_list:[46, 41, 31, 15, 21, 47, 78, 89, 88] value_list:[732, 886, 98, 889, 128, 966, 355, 140, 491] 最好的选择方案是取第best_object_number:[1, 2, 3, 5, 7]个物品,total_value:2979
相关文章:
优化算法(寻优问题)
前言 群智能算法(全局最优):模拟退火算法(Simulated annealing,SA),遗传算法(Genetic Algorithm, GA),粒子群算法(Particle Swarm Optimization&…...
基于视频流⽔线的Opencv缺陷检测项⽬
代码链接见文末 1.数据与任务概述 输入为视频数据,我们需要从视频中检测出缺陷,并对缺陷进行分类。 2.整体流程 (1)视频数据读取和轮廓检测 首先,我们需要使用opencv读取视频数据,将彩色图转为灰度图后进行图像阈值处理。阈值处理是为了让前景和背景更明显的区分处理。…...
百万数据excel导出功能如何实现?
最近我做过一个MySQL百万级别数据的excel导出功能,已经正常上线使用了。 这个功能挺有意思的,里面需要注意的细节还真不少,现在拿出来跟大家分享一下,希望对你会有所帮助。 原始需求:用户在UI界面上点击全部导出按钮…...
华为OD机试题,用 Java 解【合规数组】问题
最近更新的博客 华为OD机试 - 猴子爬山 | 机试题算法思路 【2023】华为OD机试 - 分糖果(Java) | 机试题算法思路 【2023】华为OD机试 - 非严格递增连续数字序列 | 机试题算法思路 【2023】华为OD机试 - 消消乐游戏(Java) | 机试题算法思路 【2023】华为OD机试 - 组成最大数…...
SAP ABAP中的数据类型 Data Types
简单来说分两种: 数据字典里定义的在ABAP程序里定义的 文章目录1. ABAP数据字典里的1.1 数字型的1.2 字符型1.3 字节型1.4 特殊类型2. 预定义的ABAP数据类型2.1 预定义数字型2.2 预定义字符型2.3 预定义字节型1. ABAP数据字典里的 1.1 数字型的 用在数学计算里的…...
HashMap~
HashMap: HashMap是面试中经常被问到的一个内容,以下两个经常被问到的问题, Question1:底层数据结构,1.7和1.8有何不同? 答:1.7数组+链表,1.8数组+(链表|红…...
EasyNLP集成K-Global Pointer算法,支持中文信息抽取
作者:周纪咏、汪诚愚、严俊冰、黄俊 导读 信息抽取的三大任务是命名实体识别、关系抽取、事件抽取。命名实体识别是指识别文本中具有特定意义的实体,包括人名、地名、机构名、专有名词等;关系抽取是指识别文本中实体之间的关系;…...
mysql lesson3
DQL查找语句续集.............................. 分组函数(也叫多行处理函数) 1: select sum(sal) from emp;select min(sal)from emp;select max(sal)from emp;select avg(sal)from emp;select count(ename)from emp;2:分组函…...
python源码保护
文章目录代码混淆打包exe编译为字节码源码加密项目发布部署时,为防止python源码泄漏,可以通过几种方式进行处理代码混淆 修改函数、变量名 打包exe 通过pyinstaller 将项目打包为exe可执行程序,不过容易被反编译。 编译为字节码 py_comp…...
第51讲:SQL优化之COUNT查询的优化
文章目录 1.COUNT查询优化的概念2.COUNT函数的用法1.COUNT查询优化的概念 在很多的业务场景下可能需要统计一张表中的总数据量,当表的数据量很大时,使用COUNT统计表数据量时,也是非常耗时的。 MyISAM引擎会把一个表的总行记录在磁盘中,当执行count(*)的时候会直接从磁盘中…...
ArrayBlockingQueue
同步队列超出长度时,不同的返回形式可以分为以下四种。 会抛异常不会抛异常,有返回值死等,直到可以插入值或者取到值设置等待超时时间添加方法add()offfer()put()offer(E e,long timeout, TimeUnit unit)删除方法remove()poll()take()poll(l…...
DeepLabV3+:对预测处理的详解
相信大家对于这一部分才是最感兴趣的,能够实实在在的看到效果。这里我们就只需要两个.py文件(deeplab.py、predict_img.py)。 创建DeeplabV3类 deeplab.py的作用是为了创建一个DeeplabV3类,提供一个检测图片的方法,而…...
【Git】与“三年经验”就差个分支操作的距离
前言 Java之父于胜军说过,曾经一位“三年开发经验”的程序员粉丝朋友,刚入职因为不会解决分支问题而被开除,这是不是在警示我们什么呢? 针对一些Git的不常用操作,我们通过例子来演示一遍 1.版本回退 1.1已提交但未p…...
【经验】win10设置自启动
方法一:自启动文件夹 按下winr快捷键,弹出运行窗口,输入:shell:startup,弹出自启动文件夹窗口,将要开机自启的程序或快捷方式复制到此窗口中即可。 自启动文件夹路径:C:\Users\【用户名】\Ap…...
Linux SPI-NAND 驱动开发指南
文章目录Linux SPI-NAND 驱动开发指南1 概述1.1 编写目的1.2 适用范围1.3 相关人员3 流程设计3.1 体系结构3.2 源码结构3.3 关键数据定义3.3.1 flash 设备信息数据结构3.3.2 flash chip 数据结构3.3.3 aw_spinand_chip_request3.3.4 ubi_ec_hdr3.3.5 ubi_vid_hdr3.4 关键接口说…...
【THREE.JS学习(3)】使用THREEJS加载GeoJSON地图数据
本文接着系列文章(2)进行介绍,以VUE2为开发框架,该文涉及代码存放在HelloWorld.vue中。相较于上一篇文章对div命名class等,该文简洁许多。<template> <div></div> </template>接着引入核心库i…...
在windows搭建Redis集群并整合入Springboot项目
搭建集群配置规划Redis集群编写bat来启动每个redis服务安装Ruby安装Redis的Ruby驱动出现错误镜像过期SSL证书过期安装集群脚本redis-trib启动每个节点并执行集群构建脚本测试搭建是否成功配置springboot项目中配置规划Redis集群 我们搭建三个节点的集群,每个节点有…...
C++【内存管理】
文章目录C内存管理一、C/C内存分布1.1.C/C内存区域划分图解:1.2.根据代码进行内存区域分析二、C内存管理方式2.1.new/delete操作内置类型2.2.new和delete操作自定义类型三、operator new与operator delete函数四、new和delete的实现原理4.1.内置类型4.2.自定义类型4…...
Spring Cloud Nacos源码讲解(六)- Nacos客户端服务发现
Nacos客户端服务发现源码分析 总体流程 首先我们先通过一个图来直观的看一下,Nacos客户端的服务发现,其实就是封装参数、调用服务接口、获得返回实例列表。 但是如果我们要是细化这个流程,会发现不仅包括了通过NamingService获取服务列表…...
华为OD机试题,用 Java 解【计算最大乘积】问题
最近更新的博客 华为OD机试 - 猴子爬山 | 机试题算法思路 【2023】华为OD机试 - 分糖果(Java) | 机试题算法思路 【2023】华为OD机试 - 非严格递增连续数字序列 | 机试题算法思路 【2023】华为OD机试 - 消消乐游戏(Java) | 机试题算法思路 【2023】华为OD机试 - 组成最大数…...
【大模型RAG】拍照搜题技术架构速览:三层管道、两级检索、兜底大模型
摘要 拍照搜题系统采用“三层管道(多模态 OCR → 语义检索 → 答案渲染)、两级检索(倒排 BM25 向量 HNSW)并以大语言模型兜底”的整体框架: 多模态 OCR 层 将题目图片经过超分、去噪、倾斜校正后,分别用…...
突破不可导策略的训练难题:零阶优化与强化学习的深度嵌合
强化学习(Reinforcement Learning, RL)是工业领域智能控制的重要方法。它的基本原理是将最优控制问题建模为马尔可夫决策过程,然后使用强化学习的Actor-Critic机制(中文译作“知行互动”机制),逐步迭代求解…...
day52 ResNet18 CBAM
在深度学习的旅程中,我们不断探索如何提升模型的性能。今天,我将分享我在 ResNet18 模型中插入 CBAM(Convolutional Block Attention Module)模块,并采用分阶段微调策略的实践过程。通过这个过程,我不仅提升…...
MongoDB学习和应用(高效的非关系型数据库)
一丶 MongoDB简介 对于社交类软件的功能,我们需要对它的功能特点进行分析: 数据量会随着用户数增大而增大读多写少价值较低非好友看不到其动态信息地理位置的查询… 针对以上特点进行分析各大存储工具: mysql:关系型数据库&am…...
python爬虫:Newspaper3k 的详细使用(好用的新闻网站文章抓取和解析的Python库)
更多内容请见: 爬虫和逆向教程-专栏介绍和目录 文章目录 一、Newspaper3k 概述1.1 Newspaper3k 介绍1.2 主要功能1.3 典型应用场景1.4 安装二、基本用法2.2 提取单篇文章的内容2.2 处理多篇文档三、高级选项3.1 自定义配置3.2 分析文章情感四、实战案例4.1 构建新闻摘要聚合器…...
Spring Boot+Neo4j知识图谱实战:3步搭建智能关系网络!
一、引言 在数据驱动的背景下,知识图谱凭借其高效的信息组织能力,正逐步成为各行业应用的关键技术。本文聚焦 Spring Boot与Neo4j图数据库的技术结合,探讨知识图谱开发的实现细节,帮助读者掌握该技术栈在实际项目中的落地方法。 …...
MySQL 8.0 OCP 英文题库解析(十三)
Oracle 为庆祝 MySQL 30 周年,截止到 2025.07.31 之前。所有人均可以免费考取原价245美元的MySQL OCP 认证。 从今天开始,将英文题库免费公布出来,并进行解析,帮助大家在一个月之内轻松通过OCP认证。 本期公布试题111~120 试题1…...
学习STC51单片机32(芯片为STC89C52RCRC)OLED显示屏2
每日一言 今天的每一份坚持,都是在为未来积攒底气。 案例:OLED显示一个A 这边观察到一个点,怎么雪花了就是都是乱七八糟的占满了屏幕。。 解释 : 如果代码里信号切换太快(比如 SDA 刚变,SCL 立刻变&#…...
大数据学习(132)-HIve数据分析
🍋🍋大数据学习🍋🍋 🔥系列专栏: 👑哲学语录: 用力所能及,改变世界。 💖如果觉得博主的文章还不错的话,请点赞👍收藏⭐️留言Ǵ…...
蓝桥杯3498 01串的熵
问题描述 对于一个长度为 23333333的 01 串, 如果其信息熵为 11625907.5798, 且 0 出现次数比 1 少, 那么这个 01 串中 0 出现了多少次? #include<iostream> #include<cmath> using namespace std;int n 23333333;int main() {//枚举 0 出现的次数//因…...
