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禁忌搜索(Tabu Search)是一种元启发式优化算法,主要用于解决组合优化问题。它通过引入短期记忆机制来避免搜索过程陷入局部最优解,同时又能有效探索解空间。
Tabu Search的核心思想是维护一个禁忌表(Tabu List),记录最近访问过的解或移动操作。当算法在搜索过程中遇到这些被"禁忌"的解或操作时,会主动避开它们,从而迫使搜索过程探索新的区域。这种机制使得算法能够跳出局部最优,继续寻找更好的解。
在MATLAB实现中,该算法通常会包含以下关键组件:1) 初始解的生成策略;2) 邻域结构定义;3) 禁忌表的管理;4) 解的评价函数;5) 终止条件判断。
算法的工作流程大致为:从初始解出发,在当前解的邻域中寻找未被禁忌的最优候选解,即使这个解可能比当前解差(这就是所谓的"登山"策略)。然后更新禁忌表,记录本次移动或解的特征,并设置这些特征在一定迭代次数内不可再次使用。
值得注意的是,Tabu Search还引入了"特赦准则"(Aspiration Criteria),当某个被禁忌的移动能带来比当前最优解更好的解时,可以打破禁忌限制而接受这个移动。这种灵活性是算法高效性的重要保证。
在实际应用中,MATLAB实现的Tabu Search可以很好地与其他优化算法(如遗传算法)结合使用。例如可以先用遗传算法产生一组较好的初始解,再用Tabu Search进行精细化搜索,这种混合策略往往能取得更好的优化效果。