P3878 模拟退火

 
 

这是一个神奇的算法(套路的算法)

首先我们看基础操作

1.Calc操作

◢◤ 针对题意,可以打错误的贪心,或是暴力,

注意:最好不要把自己认为对的,优的贪心打上去,否则计算机也会跟着你往那边想,导致rand()不随机;

◢◤ 对于此题,大可以暴力打拟最优解(明显不对也没关系)

比如:

1.

1 inline ll Calc(){
2     ll sum1=0,sum2=0;
3     for(int i=1;i<=(n+1)/2;i++) sum1+=a[i];
4     for (int i=(n+1)/2+1;i<=n;i++) sum2+=a[i];
5     return abs(sum1-sum2);
6 }
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2.

1 inline ll Calc(){
2     ll sum1=0,sum2=0;
3     for(int i=1;i<=n;i++)
4         if(i&1) sum1+=a[i];
5         else sum2+=a[i];
6     return abs(sum1-sum2);
7 }
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其实随心所欲,不逾矩(出自《论语》)即可。


 

2.SA操作(Simulate Anneal,SA)

下面是一段摘抄:


模拟退火算法(Simulate Anneal,SA)是一种通用概率演算法,用来在一个大的搜寻空间内找寻命题的最优解。模拟退火是由S.Kirkpatrick, C.D.Gelatt和M.P.Vecchi在1983年所发明的。V.Černý在1985年也独立发明此演算法。模拟退火算法是解决TSP问题的有效方法之一。

模型&原理

模拟退火的原理也和金属退火的原理近似:将热力学的理论套用到统计学上,将搜寻空间内每一点想像成空气内的分子;分子的能量,就是它本身的动能;而搜寻空间内的每一点,也像空气分子一样带有“能量”,以表示该点对命题的合适程度。演算法先以搜寻空间内一个任意点作起始:每一步先选择一个“邻居”,然后再计算从现有位置到达“邻居”的概率。


废话不多说,开始解释算法。

敲黑板(嘣蹦蹦)

1.

第一步是由一个产生函数从当前解产生一个位于解空间的新解;为便于后续的计算和接受,减少算法耗时,通常选择由当前新解经过简单地变换即可产生新解的方法,如对构成新解的全部或部分元素进行置换、互换等,注意到产生新解的变换方法决定了当前新解的邻域结构,因而对冷却进度表的选取有一定的影响。(摘自度娘)

什么意思呢??

就是一开始rand()出一个解,进行简单交换,(比如两点坐标的交换,或直接进行解的比较)。比如:

1     int x=rand()%n+1,y=rand()%n+1;//产生随机解
2     swap(a[x],a[y]);//产生新解交换

 

2.

第二步是计算与新解所对应的目标函数差。因为目标函数差仅由变换部分产生,所以目标函数差的计算最好按增量计算。事实表明,对大多数应用而言,这是计算目标函数差的最快方法。(同上)

进行比较,观察是否选择。

 

1 ll now=Calc(),bet=now-ans;

 


此时now指新解,bet指目标增量。

3.

第三步是判断新解是否被接受,判断的依据是一个接受准则,最常用的接受准则是Metropolis准则: 若Δt′<0则接受S′作为新的当前解S,否则以概率exp(-Δt′/T)接受S′作为新的当前解S。

增量即为bet。

4.(下面即为判断)

第四步是当新解被确定接受时,用新解代替当前解,这只需将当前解中对应于产生新解时的变换部分予以实现,同时修正目标函数值即可。此时,当前解实现了一次迭代。可在此基础上开始下一轮试验。而当新解被判定为舍弃时,则在原当前解的基础上继续下一轮试验。

一.找到更优解 ,更新它。

1 if (bet<0) ans=now;

 

二.没有找到(前方高能)

1 else if(exp(-bet/Tmp)*RAND_MAX<(double(rand())) swap(a[x],a[y]);

 

以概率exp(-Δt′/T)弹回,余下概率保留此操作,当做拟最优解。

5.外层循环

注意三个常量: start_Tmp , final_Tmp ,delta

1 for(double Tmp=start_Tmp;Tmp>final_Tmp;Tmp*=delta)

 

注意 final_Tmp最好为接近于0的小数,delta为接近于1的小数 (目的是长跑进行更可能性择最优)。

SA整体代码

 1 void SA(){
 2     const ll start_Tmp=40000005;
 3     const double final_Tmp=0.0000000001,delta=0.998;
 4         for(double Tmp=start_Tmp;Tmp>final_Tmp;Tmp*=delta){
 5         int x=rand()%n+1,y=rand()%n+1;
 6         swap(a[x],a[y]);
 7         ll now=Calc(),bet=now-ans;
 8         if (bet<0) ans=now;
 9         else if(exp(-bet/Tmp)<(double(rand())/RAND_MAX)) swap(a[x],a[y]);
10     }
11 }
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注: 为了卡时间,我们可以调用clock()函数 //在此鸣谢 M_sea 大佬提供的卡时方式。

用MAX_TIME卡在0.9S(如果时间真的很炸)以内,到时break,输出此时最优解ans;(不用太担心不对,SA算法本来就是随机算法,看RP你的srand()打的好不好)。

1 while ((double)clock()/CLOCKS_PER_SEC<MAX_TIME) SA();

 

最后提供此题P3878代码。

 1 #include<bits/stdc++.h>
 2 using namespace std;
 3 #define ll long long
 4 #define max_max 1e18
 5 int T,n;
 6 ll ans,a[31];
 7 inline ll Calc(){
 8     ll sum1=0,sum2=0;
 9     for(int i=1;i<=n;i++)
10         if(i&1) sum1+=a[i];
11         else sum2+=a[i];
12     return abs(sum1-sum2);
13 }
14 void SA(){
15     const ll start_Tmp=40000005;
16     const double final_Tmp=0.0000000001,delta=0.998;
17     for(double Tmp=start_Tmp;Tmp>final_Tmp;Tmp*=delta){
18         int x=rand()%n+1,y=rand()%n+1;
19         swap(a[x],a[y]);
20         ll now=Calc(),bet=now-ans;
21         if (bet<0) ans=now;
22         else if(exp(-bet/Tmp)<(double(rand())/RAND_MAX)) swap(a[x],a[y]);
23     }
24 }
25 void solve(){for(int i=1;i<=11;i++)SA();}
26 int main(){
27     srand(20180420+rand());//AVICII保佑我 
28     srand(56095297+13*rand());
29     srand(20021203);
30     cin>>T;
31     while(T--){
32         ans=max_max;
33         memset(a,0,sizeof(a));
34         cin>>n;
35         for(int i=1;i<=n;i++) cin>>a[i];
36         solve();
37         cout<<ans<<endl;
38     }
39 }
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posted @ 2019-07-26 10:33  admire◢◤  阅读(136)  评论(0编辑  收藏  举报