禁忌搜索算法（Tabu Search）

Posted 2022-12-05 CodeSavior

禁忌搜索算法

目录

禁忌搜索算法

产生过程

核心思想及流程

关键名词

特点

在用禁忌搜索的时候需要注意的内容：

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产生过程

禁忌搜索是在局部领域搜索（爬山启发式算法）的基础上产生的。

爬山启发式算法：从当前节点开始，和周围的邻居节点的值进行比较。如果当前节点值最大，那么返回当前节点，作为最大值；反之用相邻的最高节点替换当前节点，重复以上操作实现向山峰高处攀爬的目的。因为搜索范围是当前点的邻居节点，因此搜索不够全面，得到的结果可能不是最佳的。

禁忌搜索算法：为了找到全局最优解，在上面的爬山启发式方法的基础上进行改进，不再执着于当前节点的邻居节点进行搜索，具体搜索过程是什么样的呢？看接下来的内容

核心思想及流程

核心思想：首先求解局部最优解并进行标记，在进一步迭代的过程中避开局部最优解，扩大搜索范围。通过将多个局部最优解进行比较，得到全局最优解。

算法流程：

（1）产生初始可行解，设置空的禁忌表

（2）判断是否满足接入条件，不满足进入循环

（3）        生成当前解的邻域解，并从中选出候选解

（4）        判断候选解是否满足藐视规则

（5）               满足藐视准则

（6）                      将其作为当前解，替换最早进入禁忌表中的对象，更新最优解，去（2）

（7）               不满足藐视准则

（8）                      判断候选解禁忌属性，看他是否在禁忌表中

（9）                             将非禁忌的最佳候选解作为当前解，用该解对应对象替换最早进入禁忌表中的对象

（10）满足，输出最优解结束。

关键名词

禁忌对象：为了提升计算效率，减少没用的计算，对于一些我们之前选取过，已经计算过的元素，我们要避免一些操作重复计算，我们需要将这些元素放置到禁忌表中来禁止这些元素参与计算，这些元素就是我们所说的禁忌对象。

禁忌长度：指的是被禁对象不允许选取的迭代次数，设t，要求被禁对象在t步之内不允许出现。因此我们可以将所有元素分为两类，一类是被禁元素，另一类是自由元素。

特点

避免在搜索过程中循环

不以局部最优作为停止准则

采用禁忌表在邻域中选取最优解

在用禁忌搜索的时候需要注意的内容：

1. 解的形式具体问题具体分析：
   • 例如：旅行商问题定义ABCD组成的串为解
2. 邻域的产生：根据之前定义的解的形式自定义邻域的产生规则，使得产生的邻域尽可能全面
3. 禁忌表的设置：重点是两个内容，禁忌对象和禁忌长度
   1. 禁忌对象：被禁的变化元素
   2. 禁忌长度：禁忌的步数
4. 终止条件：
   1. 设置最大迭代次数、
   2. 采用频率控制（对产生的结果进行统计，如果某个目标值或元素出现的频率高于给定阈值，停止迭代输出结果）、
   3. 迭代次数内，历史最优值未发生变化，停止算法