爬山算法简介和Python实现实例

所属分类: 脚本专栏 / python 阅读数: 1737
收藏 0 赞 0 分享

一、爬山法简介

爬山法(climbing method)是一种优化算法,其一般从一个随机的解开始,然后逐步找到一个最优解(局部最优)。 假定所求问题有多个参数,我们在通过爬山法逐步获得最优解的过程中可以依次分别将某个参数的值增加或者减少一个单位。例如某个问题的解需要使用3个整数类型的参数x1、x2、x3,开始时将这三个参数设值为(2,2,-2),将x1增加/减少1,得到两个解(1,2,-2), (3, 2,-2);将x2增加/减少1,得到两个解(2,3, -2),(2,1, -2);将x3增加/减少1,得到两个解(2,2,-1),(2,2,-3),这样就得到了一个解集:
(2,2,-2), (1, 2,-2), (3, 2,-2), (2,3,-2), (2,1,-2), (2,2,-1), (2,2,-3)
从上面的解集中找到最优解,然后将这个最优解依据上面的方法再构造一个解集,再求最优解,就这样,直到前一次的最优解和后一次的最优解相同才结束“爬山”。

二、Python实例

设方程 y = x1+x2-x3,x1是区间[-2, 5]中的整数,x2是区间[2, 6]中的整数,x3是区间[-5, 2]中的整数。使用爬山法,找到使得y取值最小的解。

代码如下:

复制代码 代码如下:

import random

def evaluate(x1, x2, x3):
    return x1+x2-x3

if __name__ == '__main__':
    x_range = [ [-2, 5], [2, 6], [-5, 2] ]
    best_sol = [random.randint(x_range[0][0], x_range[0][1]),
           random.randint(x_range[1][0], x_range[1][1]),
           random.randint(x_range[2][0], x_range[2][1])]

    while True:
        best_evaluate = evaluate(best_sol[0], best_sol[1], best_sol[2])
        current_best_value = best_evaluate
        sols = [best_sol]

        for i in xrange(len(best_sol)):
            if best_sol[i] > x_range[i][0]:
                sols.append(best_sol[0:i] + [best_sol[i]-1] + best_sol[i+1:])
            if best_sol[i] < x_range[i][1]:
                sols.append(best_sol[0:i] + [best_sol[i]+1] + best_sol[i+1:])
        print sols
        for s in sols:
            el = evaluate(s[0], s[1], s[2])
            if el < best_evaluate:
                best_sol = s
                best_evaluate = el
        if best_evaluate == current_best_value:
            break

    print 'best sol:', current_best_value, best_sol
某次运行结果如下:

[[0, 5, 1], [-1, 5, 1], [1, 5, 1], [0, 4, 1], [0, 6, 1], [0, 5, 0], [0, 5, 2]]
[[-1, 5, 1], [-2, 5, 1], [0, 5, 1], [-1, 4, 1], [-1, 6, 1], [-1, 5, 0], [-1, 5, 2]]
[[-2, 5, 1], [-1, 5, 1], [-2, 4, 1], [-2, 6, 1], [-2, 5, 0], [-2, 5, 2]]
[[-2, 4, 1], [-1, 4, 1], [-2, 3, 1], [-2, 5, 1], [-2, 4, 0], [-2, 4, 2]]
[[-2, 3, 1], [-1, 3, 1], [-2, 2, 1], [-2, 4, 1], [-2, 3, 0], [-2, 3, 2]]
[[-2, 2, 1], [-1, 2, 1], [-2, 3, 1], [-2, 2, 0], [-2, 2, 2]]
[[-2, 2, 2], [-1, 2, 2], [-2, 3, 2], [-2, 2, 1]]
best sol: -2 [-2, 2, 2]


可以看到,最优解是-2,对应的x1、x2、x3分别取值-2、2、2。

三、如何找到全局最优

爬山法获取的最优解的可能是局部最优,如果要获得更好的解,多次使用爬山算法(需要从不同的初始解开始爬山),从多个局部最优解中找出最优解,而这个最优解也有可能是全局最优解。

另外,模拟退火算法也是一个试图找到全局最优解的算法。

 

更多精彩内容其他人还在看

python打印直角三角形与等腰三角形实例代码

这篇文章主要给大家介绍了关于python打印直角三角形与等腰三角形的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者使用python具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面来一起学习学习吧
收藏 0 赞 0 分享

基于python解线性矩阵方程(numpy中的matrix类)

这篇文章主要介绍了基于python解线性矩阵方程(numpy中的matrix类),文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

vim自动补全插件YouCompleteMe(YCM)安装过程解析

这篇文章主要介绍了vim自动补全插件YouCompleteMe(YCM)安装过程解析,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

python中@property和property函数常见使用方法示例

这篇文章主要介绍了python中@property和property函数常见使用方法,结合实例形式分析了Python @property和property函数功能、使用方法及相关操作注意事项,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

python中bytes和str类型的区别

这篇文章主要介绍了python中bytes和str类型的区别,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

详解python中*号的用法

这篇文章主要介绍了python中*号的用法,文中通过代码给大家介绍了双星号(**)的用法,非常不错,具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

python超时重新请求解决方案

这篇文章主要介绍了python超时重新请求解决方案,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

python多继承(钻石继承)问题和解决方法简单示例

这篇文章主要介绍了python多继承(钻石继承)问题和解决方法,结合实例形式分析了Python多继承调用父类初始化方法相关操作技巧,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

基于Python解密仿射密码

这篇文章主要介绍了基于Python解密仿射密码,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

基于Python实现船舶的MMSI的获取(推荐)

工作中遇到一个需求,需要通过网站查询船舶名称得到MMSI码,网站来自船讯网。这篇文章主要介绍了基于Python实现船舶的MMSI的获取,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享
查看更多