阿尔贝托·弗兰津;托马斯·苏泽尔 重温模拟退火：基于组件的分析。 （英语） Zbl 1458.90646号 计算。操作人员。物件。 104, 191-206 (2019). 摘要：模拟退火（SA）是最古老的元启发式算法之一，已被用于解决许多组合优化问题。多年来，许多作者提出了SA的一般性和特定问题的改进和变体。我们建议将这些知识积累到自动配置中，算法框架，以便对于新应用程序，算法设计者可以直接使用丰富的替代算法组件，而无需进一步的手动干预。在这里，我们将SA描述为算法组件的集合，并描述这些组件中文献中的SA变体。我们通过（i）实现SA变体的现有算法组件，（ii）研究文献中提出的SA算法，（iii）通过自动设计最新的SA实现来提高SA性能，以及（iv）基于实验数据研究算法组件的作用和影响。我们的实验考虑了三个常见的组合优化问题，即二次分配问题和置换flow-shop问题的两个变体。 引用于12文件 MSC公司： 90 C59 数学规划中的近似方法和启发式 90C27型 组合优化 90-08 运筹学和数学规划相关问题的计算方法 65千5 数值数学规划方法 关键词：模拟退火;元启发式;随机局部搜索;自动算法设计;实验分析 软件：irace公司;萨滕斯坦;埃米利;护林员;现场;SMAC公司;帕拉米尔斯;QAPLIB公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{A.Franzin}和\textit{T.Stützle}，计算。操作人员。第104号决议、第191--206号决议（2019年；Zbl 1458.90646） 全文： 内政部 链接 参考文献： [1] 阿尔茨，E.H.L。；Korst，J.H.M。；Michiels，W.，模拟退火，搜索方法，187-210（2005），Springer [2] Abramson，D.，《使用模拟退火构建学校时间表：顺序和并行算法》，管理。科学。，37, 1, 98-113 (1991) [3] 艾布拉姆森博士。；Amoorthy，M.K。；Dang，H.，针对学校时间表问题的模拟退火冷却时间表，Asia-Pac。J.运营商。第16、1、1-22号决议（1999年）·Zbl 1053.90508号 [4] Andersen，K。；维达尔，R.V.V。；Iversen，V.B.，使用模拟退火设计远程处理通信网络，（Vidal，R.V.V.，应用模拟退火（1993），Springer），201-215 [5] Andrieu，C。；德弗里塔斯，N。；Doucet，A。；Jordan，M.I.，机器学习MCMC简介，马赫。学习，50，1-2，5-43（2003）·Zbl 1033.68081号 [6] Appleby，J。；布莱克，D。；Newman，E.，《在计算机上生成学校时间表的技术及其在其他时间表问题中的应用》，Comput。J.，3，4，237-245（1961）·Zbl 0201.48903号 [7] 巴拉普拉卡什，P。；比拉塔里，M。；Stützle，T.，《F-race算法的改进策略：抽样设计和迭代求精》，（Bartz-Bielstein，T.；Blesa，M.J.；Blum，C.；Naujoks，B.；Roli，A.；Rudolph，G.；Sampels，M.，《混合元启发式》，《计算机科学讲义》，第4771卷（2007），施普林格：施普林格-海德堡，德国），第108-122页 [8] 巴提提，R。；Tecchiolli，G.，长期模拟退火和禁忌搜索：QAP任务的比较，Comput。数学。申请。，28, 6, 1-8 (1994) ·Zbl 0812.68067号 [9] Beham，A。；阿芬泽勒，M。；Wagner，S.，基于实例的二次分配问题场景算法选择，《遗传与进化计算会议论文集》，1471-1478（2017），ACM [10] Benlic，美国。；Hao，J.K.，二次分配问题的突破局部搜索，应用。数学。计算。，219, 9, 4800-4815 (2013) ·Zbl 1401.90108号 [11] Bezerra，L.C.T。；López-Ibáñez，M。；Stützle，T.，多目标进化算法的自动组件化设计，IEEE Trans。进化。计算。，20, 3, 403-417 (2016) [12] 比拉塔里，M。；袁，Z。；巴拉普拉卡什，P。；Stützle，T.，F-race和迭代F-race:概述，（Bartz-Beielstein，T.；Chiarandini，M.；Paquete，L.；Preuss，M.，《优化算法分析的实验方法》（2010），施普林格：施普林格-柏林，德国），311-336·Zbl 1204.68280号 [13] Bohachevsky，I.O。；约翰逊，M.E。；Stein，M.L.，函数优化的广义模拟退火，技术计量学，28，3，209-217（1986）·Zbl 0609.65045号 [14] Breiman，L.，《随机森林》，马赫。学习。，45, 1, 5-32 (2001) ·Zbl 1007.68152号 [15] 伯克德·R·E。；切拉，E。；帕尔达洛斯，P.M。；Pitsoulis，L.S.，二次分配问题，（Pardalos，P.M.；Du，D.Z.，组合优化手册，第2卷（1998），Kluwer学术出版社），241-338·Zbl 0944.90071号 [16] 伯克德·R·E。；Karisch，S.E。；Rendl，F.，QAPLIB-二次分配问题库，J.Global Optim。，10, 4, 391-403 (1997) ·Zbl 0884.90116号 [17] 伯克德·R·E。；Rendl，F.，《组合优化问题的热力学模拟程序》，欧洲期刊Oper。第17、2、169-174号决议（1984年）·Zbl 0541.90070号 [18] 伯克，E.K。；Bykov，Y.，The Late Acceptance Hill Climbing Heuristic（2012），斯特灵大学，理工大学，众议员CSM-192·Zbl 1380.90231号 [19] 伯克，E.K。；Bykov，Y.，《后期接受爬山启发式》，欧洲期刊Oper。第258、1、70-78号决议（2017年）·Zbl 1380.90231号 [20] 切拉，E.，《二次分配问题：理论与算法》（1998），Kluwer学术出版社：Kluwer-学术出版社，荷兰多德雷赫特·兹比尔0909.90226 [21] 陈瑞敏。；谢福瑞，置换流水车间问题的交换局部搜索启发式方案，应用。数学。信息科学。，8, 1, 209-215 (2014) [22] 乔恩，V.，《旅行推销员问题的热力学方法：一种有效的模拟算法》，J.Optim。理论应用。，45, 1, 41-51 (1985) ·Zbl 0534.90091号 [23] 科恩，H。；菲尔丁，M.J.，《模拟退火：寻找最佳温度》，SIAM J.Optim。，9，3779-802（1999年）·Zbl 0957.60072号 [24] Connolly，D.T.，《qap的改进退火方案》，Eur.J.Oper。决议，46，193-100（1990）·Zbl 0715.90079号 [25] Dantas，A.L。；Pozo，A.T.R.，二次分配问题的元学习算法选择方法，2018年IEEE进化计算大会（CEC），1-8（2018），IEEE [26] Dueck，G.，《新优化启发式：大洪水算法和记录到记录的旅行》，J.Compute。物理。，104, 1, 86-92 (1993) ·Zbl 0773.65042号 [27] 杜克·G。；Scheuer，T.，阈值接受：一种比模拟退火更优越的通用优化算法，J.Compute。物理。，90, 1, 161-175 (1990) ·Zbl 0707.65039号 [28] 费尔南德斯·维亚加斯，V。；Ruiz，R。；Framiñán，J.M.，《置换流水车间近似方法的新愿景：最新技术和计算评估》，Eur.J.Oper。第257、3707-721号决议（2017年）·Zbl 1394.90271号 [29] Fielding，M.J.，最佳固定温度模拟退火，SIAM J.Optim。，11, 2, 289-307 (2000) ·Zbl 1010.90069号 [30] 菲舍蒂，M。；莫纳奇，M。；Salvagnin，D.，二次分配问题的三个想法，Oper。研究，60，4，954-964（2012）·Zbl 1260.90117号 [31] Fogel，D.B。；A.J.欧文斯。；Walsh，M.J.，《通过模拟进化实现人工智能》（1966），John Wiley&Sons·Zbl 0148.40701号 [32] Fox，B.L.，《集成和加速禁忌搜索、模拟退火和遗传算法》，《Ann.Oper》。研究，41，2，47-67（1993）·Zbl 0771.90083号 [33] Fox，B.L.，《模拟退火：民间传说、事实和方向》，科学计算中的蒙特卡罗和准蒙特卡罗方法，17-48（1995），斯普林格出版社·Zbl 0831.65065号 [34] 弗拉米南，J.M。；Leisten，R。；Ruiz，R.，《制造调度系统：模型、方法和工具的综合观点》（2014），施普林格：施普林格，纽约·Zbl 1354.90005号 [35] Franzin，A。；Stützle，T.，随机局部搜索中接受标准的比较，（Lutton，E.；Legrand，P.；Parrend，P.，Monmarge，N.；Schoenauer，M.，EA 2017:人工进化，计算机科学讲义，第10764卷（2017），施普林格：施普林格-海德堡，德国），16-29 [36] Franzin，A.，Stützle，T.，2018年。重温模拟退火：基于成分的分析：补充材料。http://iridia.ulb.ac.be/supp/IridiaSupp2018-001; Franzin，A.，Stützle，T.，2018年。重温模拟退火：基于成分的分析：补充材料。http://iridia.ulb.ac.be/supp/IridiaSupp2018-001 [37] Garey，M.R。；约翰逊，D.S。；Sethi，R.，flowshop和jobshop调度的复杂性，数学。操作人员。第117-129号决议（1976年）·Zbl 0396.90041号 [38] Geman，S。；Geman，D.，《随机松弛、吉布斯分布和图像的贝叶斯恢复》，IEEE Trans。模式分析。机器。智力。，6, 6, 721-741 (1984) ·Zbl 0573.62030号 [39] （Gendreau，M.；Potvin，J.Y.，《元启发式手册》，第2版，《运筹学与管理科学国际丛书》，第146卷（2010），施普林格出版社：纽约施普林格）·Zbl 1198.90002号 [40] Genuer，R。；Poggi，J.M。；Tuleau Malot，C.，使用随机森林的变量选择，模式识别。莱特。，31, 14, 2225-2236 (2010) [41] Glover，F.，《使用代理约束的整数规划启发式》，Decis。科学。，8, 156-166 (1977) [42] Hajek，B.，最佳退火冷却计划，数学。操作人员。研究，13，2，311-329（1988）·兹比尔0652.65050 [43] 哈耶克，B。；Sasaki，G.，《模拟退火——冷却与否》，系统。控制信函。，12, 5, 443-447 (1989) ·Zbl 0685.93075号 [44] Hansen，P。；Jaumard，B.，最大可满足性问题的算法，计算，44279-303（1990）·Zbl 0716.68077号 [45] Henderson博士。；雅各布森，S.H。；Johnson，A.W.，《模拟退火的理论与实践》，《元启发式手册》，287-319（2003），施普林格出版社·Zbl 1102.90381号 [46] Holland，J.，《自然和人工系统的适应》（1975），密歇根大学出版社·Zbl 0317.68006号 [47] Hoos，H.H.，《优化编程》，Commun。ACM，55、2、70-80（2012年） [48] 胡斯，H.H。；Stützle，T.，《随机局部搜索基础与应用》（2005），Morgan Kaufmann出版社：Morgan Koufmann-Publishers San Francisco，CA·Zbl 1126.68032号 [49] 胡总。；Kahng，A.B。；曹国伟，老学士接受：一类新的非单调阈值接受方法，ORSA J.Compute。，7, 4, 417-425 (1995) ·Zbl 0843.90099号 [50] Hussin，M.S。；Stützle，T.，求解大型二次赋值实例的禁忌搜索与模拟退火，计算。操作人员。决议，43，286-291（2014）·Zbl 1348.90516号 [51] Hutter，F。；胡斯，H.H。；Leyton-Brown，K.，通用算法配置的基于序列模型的优化，（Coello，C.A.C.，《学习与智能优化》，第五届国际会议，LION 5。学习与智能优化，第五届国际会议，狮子5，计算机科学讲稿，第6683卷（2011），施普林格：施普林格-海德堡，德国），507-523 [52] 赫特，F。；胡斯，H.H。；莱顿-布朗，K。；Stützle，T.，ParamILS：自动算法配置框架，J.Artif。智力。决议，36，267-306（2009）·Zbl 1192.68831号 [53] Ishibuchi，H。；三崎，S。；Tanaka，H.，flow shop排序问题的改进模拟退火算法，Eur.J.Oper。研究，81，2388-398（1995）·Zbl 0927.90048号 [54] Jackson，W.G。；厄兹坎，E。；John，R.I.，跨领域搜索的局部搜索元启发式中的移动接受，专家系统。申请。，109, 131-151 (2018) [55] 贾约迪亚，S。；Minis，我。；哈哈拉基斯，G。；Proth，J.M.，CLASS:使用模拟退火的计算机布局解决方案，《国际生产研究杂志》，30，1，95-108（1992）·Zbl 0825.90487号 [56] Jerrum，M.，《大集团逃避都市进程》，《随机结构》。算法，3，4，347-359（1992）·Zbl 0754.60018号 [57] Jerrum，M。；Sinclair，A.，《马尔可夫链蒙特卡罗方法：近似计数和积分的方法》（Hochbaum，D.S.，《NP-hard问题的近似算法》（1996），PWS出版公司），482-520 [58] 约翰逊，A.W。；Jacobson，S.H.，关于广义爬山算法的收敛性，离散应用。数学。，119, 1, 37-57 (2002) ·Zbl 0994.90115号 [59] 约翰逊，D.S。；阿拉贡，C.R。；McGeoch，洛杉矶。；Schevon，C.，《模拟退火优化：实验评估：第一部分，图划分》，Oper。研究，37，6，865-892（1989）·Zbl 0698.90065号 [60] 约翰逊，D.S。；阿拉贡，C.R。；McGeoch，洛杉矶。；Schevon，C.，《模拟退火优化：实验评价：第二部分，图着色和数字分割》，Oper。Res.，39，378-406（1991年）·Zbl 0739.90055号 [61] KhudaBukhsh，A.R。；徐，L。；胡斯，H.H。；Leyton-Brown，K.，SATenstein:从组件自动构建本地搜索SAT解算器，（Boutiler，C.，《第二十届第一届国际人工智能联合会议论文集》（IJCAI-09）（2009），AAAI出版社：AAAI Press Menlo Park，CA），517-524 [62] KhudaBukhsh，A.R。；徐，L。；胡斯，H.H。；Leyton-Brown，K.，SATEnstein：从组件自动构建本地搜索SAT解算器，Artif。智力。，232, 20-42 (2016) ·Zbl 1351.68255号 [63] Kirkpatrick，S.，《模拟退火优化：定量研究》，J.Stat.Phys。，34, 5-6, 975-986 (1984) [64] 柯克帕特里克，S。；盖拉特，C.D。；Vecchi，M.P.，模拟退火优化，科学，220671-680（1983）·Zbl 1225.90162号 [65] 科普曼斯，T.C。；Beckmann，M.J.，《分配问题与经济活动的位置》，《计量经济学》，第25期，第53-76页（1957年）·Zbl 0098.12203号 [66] Liao，T。；Stützle，T。；德奥卡，M.A.M。；Dorigo，M.，用于连续优化的统一蚁群优化算法，Eur.J.Oper。研究，234，3597-609（2014）·Zbl 1304.90221号 [67] López-Ibáñez，M。；Dubois-Lacoste，J。；Cáceres，L.P。；Stützle，T。；Birattari，M.，《irace包：自动算法配置的迭代竞赛》，Oper。研究展望。，3, 43-58 (2016) [68] López-Ibáñez，M。；Dubois-Lacoste，J。；Stützle，T。；Birattari，M.，Irace软件包，自动算法配置迭代竞赛（2011），IRIDIA，比利时布鲁塞尔自由大学，技术代表。 [69] López-Ibáñez，M。；凯萨西，M.E。；Stützle，T.，《算法组件的混合元启发式自动设计》（2017），IRIDIA，比利时布鲁塞尔自由大学，技术代表。 [70] López-Ibáñez，M。；Stützle，T.，多目标蚁群优化算法的自动设计，IEEE Trans。进化。计算。，16, 6, 861-875 (2012) [71] López-Ibáñez，M。；Stützle，T.，《自动改进优化算法的任何时间行为》，欧洲期刊Oper。Res.，235，3569-582（2014年）·Zbl 1401.90274号 [72] M.Lundy。；Mees，A.，退火算法的收敛性，数学。程序，34，1，111-124（1986）·Zbl 0581.90061号 [73] Marmion，M.E。；马西娅（F.Mascia）。；López-Ibáñez，M。；Stützle，T.，混合随机局部搜索算法的自动设计，（Blesa，M.J.；Blum，C.；Festa，P.；Roli，A.；Sampels，M.，混合元启发式。混合元启发式，计算机科学讲义，第7919卷（2013），施普林格：施普林格-海德堡，德国），144-158 [74] 马西娅（F.Mascia）。；López-Ibáñez，M。；Dubois-Lacoste，J。；Stützle，T.，《从语法到参数：加权拖期排列流水车间问题的自动迭代贪婪设计》，（Pardalos，P.M.；Nicosia，G.，《学习与智能优化》，第七届国际会议，LION 7。学习与智能优化，第七届国际会议，LION 7，计算机科学讲义，卷7997（2013），施普林格：施普林格-海德堡，德国），321-334 [75] 北卡罗来纳州大都会。；罗森布鲁斯，A.W。；Rosenbluth，M.N。；出纳员，A。；Teller，E.，快速计算机器的状态方程计算，J.Chem。物理。，21, 1087-1092 (1953) ·Zbl 1431.65006号 [76] Misevičius，A.，二次分配问题的改进模拟退火算法，Informatica，14，4，497-514（2003）·Zbl 1176.90665号 [77] 密特拉·D。；罗密欧，F。；Sangiovanni-Vincentelli，A.，《模拟退火、决策和控制的收敛性和有限时间行为》，1985年第24届IEEE会议，761-767（1985），IEEE [78] Moscato，P.，1989年。进化、搜索、优化、遗传算法和武术：迈向模因算法、加州理工学院并行计算程序。加州理工学院C3P报告826。；Moscato，P.，1989年。进化、搜索、优化、遗传算法和武术：迈向模因算法、加州理工学院并行计算程序。C3P报告826，加州理工学院。 [79] 莫斯卡托，P。；Fontanari，J.F.，模拟退火中的随机更新与确定性更新，Phys。莱特。A、 146、4、204-208（1990） [80] 纳瓦兹，M。；Enscore，E。；Ham，I.，（m）-机器的启发式算法，（n）-作业流车间排序问题，Omega，11，1，91-95（1983） [81] Nikolaev，A.G。；Jacobson，S.H.，模拟退火，（Gendreau；Potvin，元启发式手册，第2版（2010年），施普林格：施普林格，纽约），1-39 [82] 奥格布，F.A。；Smith，D.K.，模拟退火算法在求解n/m/C最大flowshop问题中的应用，计算。操作人员。研究，17，3，243-253（1990）·Zbl 0694.90059号 [83] 奥罗什，J.E。；Jacobson，S.H.，静态模拟退火算法分析，J.Optim。理论应用。，115, 1, 165-182 (2002) ·Zbl 1047.90078号 [84] 奥斯曼，I.H。；Potts，C.N.，置换流程车间调度的模拟退火，Omega，17，6，551-557（1989） [85] 帕格诺齐，F。；Stützle，T.，置换flowshop问题混合随机局部搜索算法的自动设计（2018），IRIDIA，比利时自由大学，技术代表。 [86] 潘，Q.K。；Ruiz，R.，具有流程时间最小化的flowshop调度问题的局部搜索方法，欧洲期刊Oper。第222、1、31-43号决议（2012年）·Zbl 1253.90114号 [87] 潘，Q.K。；Ruiz，R.，《置换flowshop启发式最小化流程时间的综合审查和评估》，计算。操作人员。研究，40，1，117-128（2013）·Zbl 1349.90386号 [88] Paul，G.，二次分配问题禁忌搜索和模拟退火启发式的比较性能，Oper。Res.Lett.公司。，38, 6, 577-581 (2010) ·Zbl 1202.90176 [89] Paulli，J.，模拟退火和禁忌搜索应用于二次分配问题的计算比较，（Vidal，R.V.V.，应用模拟退火，1993（1993），Springer），201-215 [90] Pindo，M.L.，《调度：理论、算法和系统》（2012），纽约州纽约市斯普林格出版社·Zbl 1239.90002号 [91] Pitzer，E。；Beham，A。；Affenzeller，M.，使用适应度景观分析的二次分配问题的自动算法选择，欧洲组合优化中的进化计算会议，109-120（2013），Springer [92] Rechenberg，I.，《进化策略：Optimierung technischer Systeme nach Prinzipien der biologischen Evolution》（1973），Frommann-Holzboog:Frommann-Holzboog Stuttgart，德国 [93] 罗斯，J。；克莱布施，W。；Wolf，J.，《模拟退火放置的温度测量和平衡动力学》，IEEE Trans。计算。辅助设计。集成。电路系统。，9, 3, 253-259 (1990) [94] Schwefel，H.P.，Numerische Optimierung von Computer-Modellen mittels der Evolutionssstrategie（1977年），Birkhä用户：Birkhá用户瑞士巴塞尔·Zbl 0347.65035号 [95] Smith Miles，K.，使用元学习概念进行优化的深入算法选择，神经网络，2008。IJCNN 2008。（IEEE计算智能世界大会）。IEEE国际联合会议，4118-4124（2008），IEEE [96] Sörensen，K.，《元启发式——暴露的隐喻》，国际翻译。操作人员。第22、1、3-18号决议（2015年）·Zbl 1309.90127号 [97] Sörensen，K。；Sevaux，M。；Glover，F.，《元启发式的历史》（Martí，R.；Pardalos，P.M.；Resende，M.G.C.，《启发式手册》（2018），斯普林格国际出版公司），第1-18页 [98] Souilah，A.，制造系统布局设计的模拟退火，Eur.J.Oper。研究，82，3，592-614（1995）·Zbl 0905.90101号 [99] 施特朗斯基，P.N。；Kirkpatrick，S.，有限长退火计划分析，算法，6，1-6，346-366（1991）·Zbl 0719.90094号 [100] Stützle，T.，《关于工程随机局部搜索算法的一些思考》（Viana，A.，《2009年欧盟/中东会议论文集：辩论未来：应用的新领域和创新方法》（2009）），第47-52页 [101] 苏，H。；Hartley，R.，《快速模拟退火》，Phys。莱特。A、 122、3、157-162（1987） [102] Taillard，E.D.，《基本调度问题的基准》，欧洲期刊Oper。研究，64，2，278-285（1993）·Zbl 0769.90052号 [103] Taillard，E.D.，二次分配问题迭代搜索的比较，Locat。科学。，3, 2, 87-105 (1995) ·Zbl 0916.90235号 [104] Tam，K.Y.，《为制造单元分配空间的模拟退火算法》，《国际生产研究杂志》，30，1，63-87（1992）·Zbl 0825.90485号 [105] 瓦拉达，E。；Ruiz，R。；Framiñán，J.M.，《flowshop调度问题最小化制造周期的新硬基准》，Eur.J.Oper。Res.，240，3，666-677（2015）·Zbl 1338.90185号 [106] Weyland，D.，《和谐搜索算法的严格分析：研究界如何被“新颖”的方法误导》，Int.J.Appl。元启发式计算。，12, 2, 50-60 (2010) [107] Weyland，D.，《和声搜索算法的批判性分析：如何不求解数独》，Oper。研究展望。，2, 97-105 (2015) [108] 赖特，M.N。；Ziegler，A.，《Ranger：c++和r中高维数据的随机森林的快速实现》，J.Stat.Softw。，77, 1, 1-17 (2017) [109] Zilberstein，S.，《在智能系统中使用任何时间算法》，AI Mag.，17，3，73-83（1996） 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不声称其完整性或完全匹配。