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作者简介
作者简介作者简介
作者简介:
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:李 明(1985-),男,硕士研究生,主研方向:智能计算;曾建潮,教授、博士生导师;何小娟,副教授、博士
收稿日期
收稿日期收稿日期
收稿日期:
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:2012-04-17 修回日期
修回日期修回日期
修回日期:
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:2012-06-28 E-mail:
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:lm04141024wenwen@sina.com
基于贝叶斯统计推断的离散分布估计算法
基于贝叶斯统计推断的离散分布估计算法基于贝叶斯统计推断的离散分布估计算法
基于贝叶斯统计推断的离散分布估计算法
李
李李
李
明
明明
明,
,,
,曾建潮
曾建潮曾建潮
曾建潮,
,,
,何小娟
何小娟何小娟
何小娟
(太原科技大学复杂系统和计算智能实验室,太原 030024)
摘
摘摘
摘 要
要要
要:
::
:将贝叶斯统计推断理论引入分布估计算法概率模型中,提出一种基于贝叶斯统计推断的离散分布估计算法。根据离散优
化问题中解的分布规律建立先验概率模型,将优势群体的概率模型和二元边缘分布算法中森林结构的概率模型相结合,得出条件
概率模型,利用贝叶斯统计推断,并结合上述 2 种概率模型建立后验概率模型,以指导新群体的产生。仿真结果表明,该算法求
解 gr21 旅行商问题的收敛速度大于 EDAs1 算法,在种群规模、最大运行代数等参数固定的情况下,分别分析结合速率和学习速率
对算法性能的影响,得出当其值取 0.2 时,算法性能最稳定。
关键词
关键词关键词
关键词:
::
:旅行商问题;森林结构;贝叶斯统计推断;后验概率;变量相关;分布估计算法
Discrete Distribution Estimation Algorithm
Based on Bayesian Statistical Inference
LI Ming, ZENG Jian-chao, HE Xiao-juan
(Complex System and Computational Intelligence Laboratory, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, China)
【
【【
【Abstract】
】】
】Bayesian statistical inference theory is added in the process of building the probability model of estimation of distribution
algorithm. This paper proposes a discrete distribution estimation algorithm based on Bayesian statistical inference. A model of a priori
probability is built according to the distributing regularity of the problem’s solution. The model of conditional probability is constructed
through combining the probability model of advantage groups with forest structure of Bivariate Marginal Distribution Algorithm(BMDA).
The model of posterior probability is given by combining the above mentioned probability model to guide new population generating.
Simulation results show that the algorithm convergence rate is greater than the EDAs1 when solving the gr21 Traveling Salesman
Problem(TSP). Analyzing the effect of combining speed and learning rate for this algorithm under the condition that parameters are fixed,
such as population size and maximum running algebra etc. The results show when their values are 0.2, the algorithm performance is the
most stable.
【
【【
【Key words】
】】
】Traveling Salesman Problem(TSP); forest structure; Bayesian statistical inference; posterior probability; variable relevance;
distribution estimation algorithm
DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2013.08.054
计 算 机 工 程
Computer Engineering
第 39 卷 第 8 期
Vol.39 No.8
2013 年 8 月
August 2013
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·人工智能及识别技术
人工智能及识别技术人工智能及识别技术
人工智能及识别技术·
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文章编号
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文章编号:
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:1000—
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—3428(2013)08—
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—0249—
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—04
文献标识码
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文献标识码:
::
:A
中图分类号
中图分类号中图分类号
中图分类号:
::
:TP301.6
1
概述
概述概述
概述
旅行商问题
(Traveling Salesman Problem, TSP)
是著名
的
NP
难问题之一,可简述为:求一条经过所有给定城市且
每个城市只能经过一次并最后回到出发城市的最短闭合路
径。最简单的解决思路即枚举各个可能路径,然后根据各
路径长度选择一条最短的路径作为最优解,但是此方法极
大的计算量成为难以逾越的障碍。而遗传算法在优化过程
中存在着早熟收敛的问题。为了克服遗传算法的不足,分
布估计算法提出了一种基于概率模型的新型进化模式,即
首先根据优良解信息建立概率模型,然后对概率模型随机
采样产生新的群体,如此反复进行来实现种群的优化
[1]
,从
而有效地避免了遗传算法中的早熟收敛现象。分布估计算
法中合适的解空间概率模型的建立,是充分发挥算法性能
的关键所在
[2]
。变量无关的分布估计算法概率模型简单、运
行速度快,但没有充分考虑变量间的相关性,因此,在求
解变量间存在相关性的问题时效果差。多变量相关的分布
估计算法充分考虑了变量间的相关性,提高了算法的性能,
但其概率模型比较复杂、计算量大,又限制了算法的应用
[3]
。
而双变量相关的分布估计算法
[4]
的概率模型既在一定程度
上考虑了变量间的相关性,又不太复杂,实用性较强,但
其在求解多个变量间存在相关性的问题时效果较差。目前,
在变量相关的离散优化问题上的相关研究比较少,文献
[5]
提出了一种改进的
MIMIC(Mutual Information Maximization
of Input Clustering)
算法,但是这种算法概率模型仍较简单,
没有充分考虑变量之间的关系。