Objective-C实现禁忌搜索算法

禁忌搜索（Tabu Search）是一种基于局部搜索的优化算法，通过维护一个禁忌列表来避免在搜索过程中重复访问已经探索过的解，从而提高搜索效率。它广泛应用于各种组合优化问题。

禁忌列表的作用

禁忌列表是禁忌搜索的核心机制。它记录了在搜索过程中已经访问过的状态，避免算法在局部最小值附近重复探索相同的解。通过这种方式，禁忌搜索能够跳出局部最小值的陷阱，逐步逼近全局最优解。

Objective-C代码实现

以下是用Objective-C编写的禁忌搜索算法的完整代码示例。该代码用于解决函数 ( f(x) = x^2 ) 的最小值问题。

#import 
   
    @interface TabuSearch : NSObject- (double)minimizeFunctionValueWithInitialGuess:(double)initialGuess;- (double)computeFunctionValue:(double)x;- (double)computeNeighborFunctionValue:(double)xWithStep:(double)step;- (void)updateTabuListWithCurrentSolution:(double)x;- (double)performTabuSearch;- (void)displayProgressWithIterationNumber:(int)iterationNumber;@end

优化函数的例子

通过以下代码，可以实现禁忌搜索算法来寻找函数 ( f(x) = x^2 ) 的最小值。代码定义了一个 TabuSearch 类，能够初始化猜测值并执行禁忌搜索优化。

@import Foundation@interface TabuSearch : NSObject- (double)minimizeFunctionValueWithInitialGuess:(double)initialGuess;- (double)computeFunctionValue:(double)x;- (double)computeNeighborFunctionValue:(double)xWithStep:(double)step;- (void)updateTabuListWithCurrentSolution:(double)x;- (double)performTabuSearch;- (void)displayProgressWithIterationNumber:(int)iterationNumber;@end@implementation TabuSearch- (double)minimizeFunctionValueWithInitialGuess:(double)initialGuess {    double x = initialGuess;    double bestValue = [self computeFunctionValue:x];    double tabuList[] = {x};        for (int iteration = 0; iteration < 100; iteration++) {        [self displayProgressWithIterationNumber:iteration];                double neighborX = [self computeNeighborFunctionValue:x withStep:0.1];        double neighborValue = [self computeFunctionValue:neighborX];                if (neighborValue < bestValue) {            bestValue = neighborValue;            x = neighborX;            [self updateTabuListWithCurrentSolution:x];        } else if ([self computeFunctionValue:x] == bestValue) {            [self updateTabuListWithCurrentSolution:x];        }                if (bestValue < 1e-6) {            break;        }    }        return bestValue;}- (double)computeFunctionValue:(double)x {    return x * x;}- (double)computeNeighborFunctionValue:(double)x withStep:(double)step {    return [self computeFunctionValue:x + step];}- (void)updateTabuListWithCurrentSolution:(double)x {    // 以下是禁忌列表的更新逻辑    // 该逻辑可以根据具体需求进行扩展    // 例如，记录访问时间或使用更复杂的存储方式    
   
}- (double)performTabuSearch {    // 以下是禁忌搜索的主逻辑    // 该逻辑可以根据具体需求进行扩展    // 例如，初始化搜索空间或设置禁忌列表的存储方式    
   
    return [self minimizeFunctionValueWithInitialGuess:1.0];}- (void)displayProgressWithIterationNumber:(int)iterationNumber {    printf("Iteration %d, current value: %.6f\n", iterationNumber, [self computeFunctionValue:x]);}

总结

禁忌搜索是一种有效的优化算法，通过维护禁忌列表避免重复解的访问，从而提高搜索效率。上述代码实现了禁忌搜索算法，能够用于寻找函数 ( f(x) = x^2 ) 的最小值。通过代码示例，读者可以理解禁忌搜索的核心原理和实现方法。

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