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模拟退火算法是一种受金属退火过程启发的启发式优化算法,主要用于寻找复杂问题的全局最优解。算法通过模拟物理退火过程中的温度变化来控制搜索过程,在高温阶段允许接受较差解以避免陷入局部最优,随着温度降低逐渐收敛到高质量解。
算法的核心思想体现在三个关键环节:首先基于当前解生成邻域解,然后计算能量差(目标函数差值),最后根据Metropolis准则决定是否接受新解。温度调度策略是算法的核心参数,常见的有线性降温、指数降温等方式,直接影响算法的收敛速度和解的质量。
相比传统优化算法,模拟退火的最大特点是能概率性地跳出局部最优陷阱。这种特性使其在组合优化、路径规划、参数调优等领域展现独特优势,尤其适用于目标函数不连续或存在多个极值点的问题场景。
实际应用中需要特别注意初始温度设置、降温速率和终止条件等参数的调节,这些因素会显著影响算法性能。通过合理的参数设计和多次迭代,模拟退火算法能够有效平衡探索(全局搜索)和开发(局部求精)的矛盾。