模拟退火(Simulated Annealing, SA)算法是一种概率型启发式搜索算法,用于寻找优化问题中的全局最优解。它受到冶金学中退火过程的启发,通过模拟金属冷却过程中的退火过程来寻找问题的最优解。
以下是使用MATLAB实现模拟退火算法的一个简单示例。这个例子中,我们将使用模拟退火算法来寻找一个简单的一维函数的最小值。
```matlab
function sa_minimize
% 初始化参数
max_iterations = 1000; % 最大迭代次数
initial_temp = 1000; % 初始温度
cooling_rate = 0.995; % 冷却率
min_temp = 1e-5; % 最小温度
step_size = 0.1; % 步长
% 初始化解
x = 0; % 初始解
f_x = objective_function(x); % 初始 解的函数值
% 初始化最佳解
best_x = x;
best_fx = f_x;
% 模拟退火循环
for iter = 1:max_iterations
% 更新温度
current_temp = initial_temp * (cooling_rate ^ iter);
% 如果温度小于最小温度,则停止
if current_temp < min_temp
break;
end
% 生成新的解
new_x = x + step_size * (rand() - 0.5);
new_fx = objective_function(new_x);
% 计算概率接受比当前解差的新解
if new_fx < f_x || exp((f_x - new_fx) / current_temp) > rand()
x = new_x;
f_x = new_fx;
% 更新最佳解
if new_fx < best_fx
best_x = new_x;
best_fx = new_fx;
end
end
end
% 输出结果
fprintf('Best solution found: x = %f, f(x) = %f\n', best_x, best_fx);
end
function fx = objective_function(x)
% 定义目标函数,例如:f(x) = (x+1)^2
fx = (x + 1)^2;
end
```
在这个示例中,我们定义了一个目标函数 `objective_function`,它计算给定 `x` 值的函数值。模拟退火算法的主体在 `sa_minimize` 函数中实现。我们初始化了一些参数,如最大迭代次数、初始温度、冷却率和最小温度,然后开始模拟退火循环。
在每次迭代中,我们根据当前温度生成一个新的解,并计算其函数值。如果新解比当前解更好,我们接受它;如果新解比当前解差,我们以一定的概率接受它,这个概率随着温度的降低而减小。
当温度降低到预设的最小温度以下时,我们停止迭代,并输出找到的最佳解。
请注意,这只是一个简单的示例,实际应用中的模拟退火算法可能需要更复杂的参数调整和目标函数定义。
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