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优化算法系列-模拟退火算法(1)——0-1背包问题

时间:2018-10-14 13:48:43      阅读:252      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:net   else   软件   https   整数   new   生成   col   ati   

优化算法系列之模拟退火算法(1)——0-1背包问题

1问题描述

有一个窃贼在偷窃一家商店时发现有N件商品:第i件物品价值vi元,重wi磅,其中vi、wi都是整数。他希望带走的东西越值钱越好,但他的背包小,最多只能装下W磅的东西(W为整数)。如果每件物品或被带走或被留下,小偷应该带走哪几件东西?

 

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2解空间

设xi表示第i件物品的取舍,1代表取,0代表舍,搜索空间为n元一维数组(x1,x2,x3,.....,xn)。因而解空间的取值范围可表示为(0,0,0,....,0),(0,0,0,......,1),(0,0,0,......,1,0),......,(1,1,1,1,......,1)。

以3个物品为例,解(0,1,0)表示(不取物品0,取物品1,不取物品2)。

 

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3问题转化

给定W>0,wi>0,vi>0,要求找出一个n元的0-1向量(x1,x2,x3,......,xn),使得所取物品价值最大且重量之和小于W。

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4求解结果

假设物品共10件,

其质量分别为8 12 24 16 6 9 35 21 18 19,

其价值分别为34 32 56 67 54 32 45 56 46 70,

背包能承受的最大质量为50。

根据模拟退火算法,通过MATLAB软件编程求得:

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5求解代码

clc

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a=0.95;%温度衰减速度

mar_length=1000;%马氏链长度

k=[34 32 56 67 54 32 45 56 46 70];%物品价值

d=[8 12 24 16 6 9 35 21 18 19];%物品重量

restriction=50;%背包能够承受的最大重量

num=length(k);%物品数量

sol_new=round(rand(1,num));%随机生成初始解

E_current=inf;E_best=inf;%E_current是当前解对应的目标函数,E_best是最优解,E_new是新解的目标函数值

t0=97;tf=3;t=t0;

while t>tf

    for i=1:mar_length

        %产生随机扰动

        temp1=ceil(rand*num);

        sol_new(1,temp1)=~sol_new(1,temp1);

        %检查是否满足约束

        while (1)

            s=(sol_new*d>restriction);

            if s

                %如果不满足约束随机放弃一个物品

                temp2=find(sol_new==1);

                temp3=ceil(rand*length(temp2));

                sol_new(temp2(temp3))=~sol_new(temp2(temp3));

            else

                break

            end

        end

        %计算背包中物品的价值模拟退火算法只能求最小值,所以价值取负

        E_new=sol_new*(-k);

        if E_new<E_current

            E_current=E_new;

            sol_current=sol_new;

            if E_new<E_best

                E_best=E_new;

                sol_best=sol_new;

            end

        else

            if (rand<exp(-(E_new-E_current)./t))

                 E_current=E_new;

                 sol_current=sol_new;

            else

                 sol_new=sol_current;

            end

        end

    end

    t=t*a;

end

disp(最优解为)

sol_best

disp(物品总价值为)

-E_best

disp(背包中物品总重量)

sol_best*d

摘录网站:

  1. https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5OTU4NTMwNQ==&mid=2247483792&idx=1&sn=c92c179896cecc45c8efc614863e2bf9&chksm=ec951be6dbe292f0027ddc877ecd3f910df724d9b6be336e0f5b07b70c9cb55920518994ed7b&scene=21#wechat_redirect

  2.https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5OTU4NTMwNQ==&mid=2247483794&idx=1&sn=530432054310d33bab8d81d49af2236e&chksm=ec951be4dbe292f28fcdc5f5f2771ae4a446e4a319b60ce0073b20975c2e20b49a91d514d1c6&scene=21#wechat_redirect

  3. https://blog.csdn.net/AI_BigData_wh/article/details/77943787?locationNum=2&fps=1

优化算法系列-模拟退火算法(1)——0-1背包问题

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原文地址:https://www.cnblogs.com/haimishasha/p/9785567.html

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