智能优化算法-禁忌搜索算法(TS)(附源码)

目录
1.内容介绍
2.部分代码
3.实验结果
4.内容获取

1.内容介绍

禁忌搜索优化算法 (Tabu Search, TS) 是一种基于局部搜索的元启发式优化算法,由Fred Glover于1986年提出。TS通过引入“禁忌表”来避免重复搜索已经访问过的解,从而跳出局部最优解,寻找全局最优解。

TS的工作机制主要包括:

  • 初始化:随机生成一个初始解。
  • 邻域搜索:在当前解的邻域内寻找更好的解。
  • 禁忌表:记录已经访问过的解或移动操作,避免重复搜索。
  • ** aspiration criteria**:当找到的解比当前最优解更好时,即使该解在禁忌表中,也可以接受。
  • 更新:根据搜索结果更新当前解和禁忌表。

优点包括:

  • 避免局部最优:通过禁忌表机制,TS能够有效地避免陷入局部最优解。
  • 灵活性:适用于多种优化问题,包括组合优化和连续优化。
  • 易于实现:算法设计直观,易于编程实现。

不足之处:

  • 参数敏感性:算法性能受禁忌表长度、邻域大小等参数的影响较大,需要适当调优。
  • 计算成本:对于大规模问题,TS的计算复杂度较高,可能需要较高的计算资源。
  • 收敛速度:在某些情况下,TS的收敛速度可能较慢。

TS的应用范围广泛,例如:

  • 工程设计:优化机械部件设计、电路设计等,考虑多个性能指标。
  • 资源分配:解决生产调度、物流管理等问题,平衡多个目标。
  • 机器学习:用于特征选择、参数调优等,提高模型性能。
  • 经济金融:投资组合优化、风险管理等,平衡风险与收益。

总之,TS作为一种有效且灵活的优化算法,在处理复杂优化问题方面展现了显著的优势。随着进一步的研究和应用,TS将在更多领域发挥重要作用。


2.部分代码

clc;
clear;
close all;

%% 问题定义

model = CreateModel();      % 建立TSP模型

CostFunction = @(tour) TourLength(tour, model);    % 适应函数 即路径长度

ActionList = CreatePermActionList(model.n);    % 操作列表

nAction = numel(ActionList);                    % 操作数


%% 禁忌搜索算法参数

MaxIt = 50;                      % 迭代次数

TL = round(0.5*nAction);      % 禁忌表长度


%% 初始化

% 建立空的个体结构体
empty_individual.Position = [];
empty_individual.Cost = [];

% 建立初始解
sol = empty_individual;
sol.Position = randperm(model.n);
sol.Cost = CostFunction(sol.Position);

% 初始化找到的最优解
BestSol = sol;

% 保存每一代的最优值
BestCost = zeros(MaxIt, 1);

% 初始化操作禁忌计数器
TC = zeros(nAction, 1);


%% 主循环

for it = 1:MaxIt
    
    bestnewsol.Cost = inf;
    
    % 应用操作
    for i = 1:nAction
        if TC(i) == 0
            newsol.Position = DoAction(sol.Position, ActionList{i});
            newsol.Cost = CostFunction(newsol.Position);
            newsol.ActionIndex = i;

            if newsol.Cost <= bestnewsol.Cost
                bestnewsol = newsol;
            end
        end
    end
    
    % 更新当前解
    sol = bestnewsol;
    
    % 更新禁忌表
    for i = 1:nAction
        if i == bestnewsol.ActionIndex
            TC(i) = TL;               % 添加入禁忌表中
        else
            TC(i) = max(TC(i)-1, 0);   % 减少禁忌计数器
        end
    end
    
    % 更新最优解
    if sol.Cost <= BestSol.Cost
        BestSol = sol;
    end
    
    % 保存最优值
    BestCost(it) = BestSol.Cost;
    
    % 显示每一代的最优值
    disp(['Iteration ' num2str(it) ': Best Cost = ' num2str(BestCost(it))]);
    
    % 画出最优解
    figure(1);
    PlotSolution(BestSol, model);
    pause(0.01);
    
end

BestCost = BestCost(1:it);

%% Results

figure;
plot(BestCost, 'LineWidth', 2);
xlabel('Iteration');
ylabel('Best Cost');
legend('TS')
grid on;
 


3.实验结果


4.内容获取


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