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NOIp模拟2 模拟退火 笔记

正好昨天学了模拟退火,就来写个笔记……

模拟退火,顾名思义就是模拟退火(看不懂不用担心,模拟退火和退火关系不大……)。

啥意思?

借用哦哎wiki上的图:

;

其实就是随机改变当前方案,根据答案是否增加决定是否真的改方案。随着时间增加,改变幅度越来越小。最终求得的大概率就是最优方案。

有点难理解……没关系我们手模一下过程

0.定义变量

T0:初始温度

T:当前温度(温度越高,改变幅度越大)

K:降温系数

T1:最终温度(当温度达到T1时break)

1.生成新解

一般根据当前温度的大小,在当前解的基础上随机生成一种新的方案。温度越大,新解与当前解的差异越大。

2.决定是否取新解

设红线表示当前解,蓝线表示随机生成的新解

v表示新解价值,u表示当前解价值。

simulated-annealing

如图所示,若v高于u,显然一定用新解代替当前解。

但如果v不高于u呢?

simulated-annealing

图中v<u,但v离最优解更近,所以取新解更合适。不能直接判断是否该取新解,所以应该有一定概率在v<u的情况下取新解。

这个概率为: \(e^{(v-u)/rT}\) ,其中 r 为任意正实数,根据题目不同自行修改。

批注 2025-11-05 190607

图为 \(y=e^x\) 的函数图像。可以观察到,当 \((v-u)/rT\) 小于0时, \(e^{(v-u)/rT}\) 在区间 \((0,1)\) 之间,且 v 与 u 的差越小, \(e^{(v-u)/rT}\) 越接近1,正好符合我们的需要。

\(e^x\) 在c++中可以通过函数 exp(x) 快速求得。

综上所述:

若v>u,则一定用新解代替原解。

否则,有 \(e^{(v-u)/rT}\) 概率用新解代替原解。

3.降温

这一步容易理解,令T=T*K即可。

代码

const int T0=500;
const double K=0.996;
const double T1=0.1;
int ans=0;
int SA(){double T=T0;int u=ans; while(T>T1){//生成解 (生成一个新解)int v=(新解价值) ;//判断是否取新解if(v>u||exp((v-u)/T)*32767>=rand()){//取新解(用新解代替原解)u=v;}T*=K;}return u; 
}

一些其他:

当时间充裕时可以多跑几遍模拟退火取最优值。

一遍模拟退火结束后,可以根据最终解生成几个变化幅度较小的解,取最优值。

模拟赛T3代码

点击查看代码
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,m,k;
int w[10],h[10];
int x[10],y[10];
int nx[10],ny[10];
int rd(int x,int y){if(x>y){return 1;}return rand()%(y-x+1)+x;
}
int summon(double T){for(int i=1;i<=k;i++){int X=T*(n-w[i]+1);nx[i]=x[i]+rd(-X,X);X=T*(m-h[i]+1);ny[i]=y[i]+rd(-X,X);nx[i]=max(nx[i],1);ny[i]=max(ny[i],1);nx[i]=min(nx[i],n-w[i]+1);ny[i]=min(ny[i],m-h[i]+1);}int res=0;int mp[105][105]={};for(int i=1;i<=k;i++){for(int j=0;j<w[i]&&nx[i]+j<=n;j++){for(int o=0;o<h[i]&&ny[i]+o<=m;o++){mp[nx[i]+j][ny[i]+o]=1;}}}for(int i=1;i<=n;i++){for(int j=1;j<=m;j++){if(mp[i][j]){res++;}}}return res;
}
int check(){for(int i=1;i<=k;i++){int X=2;nx[i]=x[i]+rd(0,X);ny[i]=y[i]+rd(0,X);nx[i]=max(nx[i],1);ny[i]=max(ny[i],1);nx[i]=min(nx[i],n-w[i]+1);ny[i]=min(ny[i],m-h[i]+1);}int res=0;int mp[105][105]={};for(int i=1;i<=k;i++){for(int j=0;j<w[i]&&nx[i]+j<=n;j++){for(int o=0;o<h[i]&&ny[i]+o<=m;o++){mp[nx[i]+j][ny[i]+o]=1;}}}for(int i=1;i<=n;i++){for(int j=1;j<=m;j++){if(mp[i][j]){res++;}}}return res;
}
const int T0=5;
const double K=0.9997;
const double T1=0.01;
int ans=0;
int SA(){//模拟退火 double T=T0;int u=0; while(T>T1){int v=summon(T);if(v>u||exp((v-u)/T)*32767>=rand()){u=v;for(int i=1;i<=k;i++){x[i]=nx[i];y[i]=ny[i];	} }T*=K;ans=max(ans,u);}ans=max(ans,check());ans=max(ans,check());//根据所得解生成2个新解,取其中最优 return u; 
}
int main()
{srand(114514);freopen("posters.in","r",stdin);freopen("posters.out","w",stdout);cin>>n>>m>>k;for(int i=1;i<=k;i++){cin>>w[i];}for(int i=1;i<=k;i++){cin>>h[i];x[i]=1;y[i]=1;}SA();SA();SA();//跑4遍模拟退火,增大最优解可能性 SA();cout<<ans<<endl;return 0;
}
http://icebutterfly214.com/news/18090/

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