蚁群算法及算例教学课件

蚁群算法及算例1、合法而稳定的权力在使用得当时很少遇到抵抗。——塞·约翰逊2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美德。——伯克3、最大限度地行使权力总是令人反感；权力不易确定之处始终存在着危险。——塞·约翰逊4、权力会奴化一切。——塔西佗5、虽然权力是一头固执的熊，可是金子可以拉着它的鼻子走。——莎士比蚁群算法及算例蚁群算法及算例1、合法而稳定的权力在使用得当时很少遇到抵抗。——塞·约翰逊2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美德。——伯克3、最大限度地行使权力总是令人反感；权力不易确定之处始终存在着危险。——塞·约翰逊4、权力会奴化一切。——塔西佗5、虽然权力是一头固执的熊，可是金子可以拉着它的鼻子走。——莎士比蚁群优化箕法(AcO算法)、概述二、蚂蚁系统(AS)三、算例四、改进的AC0算法Valadononry.chAsposeslidesforNET4odientPEvaluationonly.CreatedwithAsposeSlidesforNET4.0dientProfilo71Copyright2004-2017AsposePtyL、概述(一)算法背景——蚁群的自组织行为特征1、高度结构化的组织——虽然蚂蚁的个体行为极其简单,但由个体组成的蚁群却构成高度结构化的社会组织,蚂蚁社会的成员有分工,有相互的通信和信息传递。2、自然优化—蚁群在觅食过程中,在没有任何提示下总能找到从蚁巢到食物源之间的最短路径;当经过的路线上出现障碍物时,还能迅速找到新的最优路径。3、信息正反馈——蚂蚁在寻找食物时,在其经过的路径上释放信息素(外激素)。蚂蚁基本没有视觉,但能在小范围内察觉同类散发的信息素的轨迹,由此来决定何去何从,并倾向于朝着信息素强度高的方向移动。4、自催化行为——某条路径上走过的蚂蚁越多,留下的信息素也越多(随时间蒸发一部分),后来蚂蚁选择该路径的概率也越高。Valadononry.chAsposeslidesforNET4odientPEvaluationonly.CreatedwithAsposeSlidesforNET4.0dientProfilo71Copyright2004-2017AsposePtyL有人调侃现在的农村人口比例状况：386199部队（38指女同胞，61指留守少年儿童，99说的是年长者）。本文主要关注“61”，即留守少年儿童。所谓留守少年儿童是中国长期的城乡二元体系松动的一群“制度性孤儿”（或者说时代的孤儿），作为教育工作者显然不能对为数庞大且相对缺少爱的群体坐视不管。笔者对“留守少年儿童”中的初中段的学生情况进行了连续六年（初中两个循环）的关注，并作了一些浅薄的思考，与大家分享，以期抛砖引玉。我们先来关注“留守少年儿童”的现状。一方面，“留守少年儿童”的父母进城打工，为了更好的生活，不愿轻易离开城市;另一方面，他们在城市无立锥之地（当然也有政策原因），无法将子女带在自己的身边。在“回不去”与“带不出”的矛盾中，留守少年儿童虽有父母，却依然不得不接受“骨肉分离”的现实。那么，留守的他（她）们和谁生活在一起呢：一、由（外）祖父母抚养由于祖辈年龄一般都在55岁以上且大部分文化程度偏低，思想观念与孙辈有很大差距，往往只能满足孩子物质生活上的需求，缺少精神、道德上的教育引导;有的自身体弱无力监护孩子;有的同时照看几个孙辈无精力全面照顾孩子……他们能做的就是对孩子言听计从、百般呵护，任其为所欲为，于是，这些留守少年儿童中不少进出网吧、游戏室，或者即使在家里上网也无人控制、沉溺其中、不能自拔。二、被托养或寄养在姑姑、婶娘、姨娘等亲戚家中为什么我所列举的都是女字旁的亲朋，原因和前面所提及的386199部队是一样的。这种生活状态下的少年儿童现状也不容乐观。究其原因如下：首先，亲戚毕竟不是父母，教育效果无法与其亲生父母相提并论;其次，这些亲戚家中也有子女，在一起生活，小孩之间难免会有小矛盾，此时这些姑姑、婶娘、姨娘们如果处理得不够睿智，受伤害的最终都是这些留守儿童;最后，当未成年人看到同龄人过生日、家庭聚会等其乐融融的活动时，这些留守少年们感受的不是“乐融融”，而是更加“悲戚戚”。三、全托在“全托机构中”一方面全托机构的目的是利益，能给我们的主人公多少关爱是个问题;另一方面同处“全托”的伙伴中，有没有“问题少年”？接受新生事物较快的青少年，往往缺乏自控力，结果不能尽如人意。四、在学校里住校笔者个人观察，在一个管理比较精细的学校，这种做法效果比前三种要好一些。但周末孩子们往何处去，又是一个问题。在上述四种方式中生活的留守少年儿童们，其身心状况如何呢？近年的调查显示，中国农村留守儿童超过6100万，其中大约15%的孩子一年都见不到父母。留守儿童遭遇意外伤害的比率比非留守儿童高8%左右。同时他们感到烦躁、孤独、闷闷等负面情绪的几率也高于非留守儿童。以下是笔者六年调查中所得出的一组数据（可能受地域、调查范围、分析能力的限制，有不够合理的地方，但我想还是能够看出一些端倪的）：上述状态中的少年儿童，其家长自身的教育理论和知识相对缺失，易出现下面两种错误行为：一是由于长期在外，无法照顾孩子而产生负疚感，大多采取“物质+放任”的方式来补偿，偶尔打电话联系时，对子女的心理健康、伦理道德、法制教育关注较少，致使子女好逸恶劳、奢侈浪费、摆阔气;留守儿童行动上表现为不能模范遵守规章制度，迟到、旷课、逃学、迷恋“网吧”等，甚至与社会上一些有不良习气的人混在一起;另一种是简单粗暴，不远千里回到家乡只为实施一次“男女混合双打”，而后扔下几句狠话，又在老板电话的催促下回到千里之外。其效果可想而知――徒增孩子更强的逆反心理。留守儿童教育问题关乎整个教育和社会进步，鲁迅先生曾发出“救救孩子”呼声，现在是该“救救”留守少年儿童的时候了。当然，救他们应该是全社会的责任。以下是我一些浅薄的想法，以期能为“救”他们尽些微薄之力。首先，最重要的是“留守少年儿童”的父母，在孩子成长的关键期（尤其是八年级和高二）最好能放弃一些经济利益，两人中至少有一人留在孩子身边，如果只留一人，最好父母轮流，这有利于孩子性格更健全。因为我们在调研中发现：父亲长时间外出的孩子表现出胆怯、缺乏自信;而母亲长时间外出的孩子常常不够细心、缺乏友爱。其次，学校应对学生认真开展心理健康、正确的人生观和价值观、道德与法制等方面的教育。学校应有专门的心理辅导老师（有条件的可以专门聘请专家，条件不允许的可以对思想品德老师进行培训后上岗），对个别问题学生进行个别辅导。再次，非常特殊（父母已不可能在孩子身边）的家庭，（外）祖父母应主动跟上时代发展的步伐，本着“活到老、学到老”的精神，不断改变固定思维、减小与（外）孙子（女）之间的代沟，与他们一起成长。最后，针对全国的6100万的留守少年儿童，国家是否应该进一步完善相关的法律法规、方针政策，让他们可以跟随其父母，在相应的城市中生活、学习。这不仅对现在的城市建设有用，而且对国家的未来、对我们实现习近平总书记提出的实现“中国梦”有着长远的战略性的意义。【一、小学古诗词教学现状分析小学教师对古诗词不够重视。小学正处于初级学习阶段，所以小学生们所学古诗词内容简单，易于理解，这使很多语文教师忽视诗词教学，教学方式单一，课堂氛围死气沉沉，学生们因此对于诗词的学习没有积极主动性，这在一定程度上对小学古诗词教学效率的提高产生了影响。小学古诗词教学没有真正深入古诗。一读、二释、三情感是古诗词中最基本的教学方法，但在小学教育中呈现的结果却不理想。古代文学家曾对古诗词教学做过评论，例如：方东树说过，夫论诗之教，以兴、观、群、怨未用。言中有物，故闻之足感，味子弥旨，传之愈久而常新。所以在小学古诗词教学过程中，许多小学生根本没有对古诗词的学习兴趣，将其作为被动的学习任务，并进行机械地背诵和记忆，再加上古诗词在考试中占得比重较小，就造成小学生不会真正的深入到古诗词中的现象，如此以来也就不会感受到古诗词所带来的魅力。把古诗教学等同于诗意解释。当下的小学古诗词教育，大部分教师将古诗词学转变成诗意解释，忽视了古诗词中所蕴含的人生哲理对学生们的影响。在古诗词教学过程中，教师只注重学生对诗词的背诵，并对诗词转变为诗意上的解释，对其含有的文化并未进行分析。例如《江雪》这首古诗，通篇用诗意解释出来就是：在山川中看不到飞鸟的影子，所有的道路没有人的踪迹，却有一位老翁坐在一只船上，身披蓑衣，头戴斗笠，在飘着大雪的寒冷江面上孤独垂钓。这种解释使这首诗失去了所富含的情感和简练淡雅的味道。二、小学语文古诗词教学策略（一）用朗读来感受古诗词中的文字美在小学古诗词中，存在很多具有美感的句子，因此语文教师在进行教学时，可以将具有美感的句子标记出来，让学生对此进行重点朗读，例如：王维《山居秋暝》中“空山新雨后，天气晚来秋”和“明月松间照，清泉石上流”，这两句诗，用诗意解释就可以明白，学生们在进行赋予情感的朗读时，就可以完全体会到字里行间存在的美，茂密树木的山间在一场新雨过后显得更加清幽，当夜幕降临，秋风袭来，带来些许凉意，明亮的月光穿过树叶间的空隙，映在清澈的小河上，清澈的泉水在岩石上流淌，表现出晚上秋雨过后山间美景；或者，《小儿垂钓》（唐代胡令能）“蓬头稚子学垂纶，侧坐莓苔草映身。路人借问遥招手，怕得鱼惊不应人。”这首诗的文字刻画极美，学生们在朗读的过程中就可感受到文字中所描绘出的画面感，将孩子的天真和童趣很好的表选出来，通过蓬头稚子、侧坐、遥招手等行为动作中可以深刻的感受到生动形象的场面。（二）构建古诗词情景感受画面美古诗词是诗人将自己所感所受表达出来的一种途径，语文教师可以创设出情境来帮助学生们进行理解，使他们能切身体会到诗词中的美，例如：在李白的《望庐山瀑布》这首诗中，可以很明显的感受到作者所描绘的庐山瀑布，通过语文教师的描述可以使学生们的脑海中呈现诗中所绘画面，作者在不同的角度，描绘出不同感觉的庐山瀑布，但是人们可以很深刻清晰的感受到瀑布的雄伟与壮观；又像小学生非常熟悉的唐代贺知章《咏柳》这首诗，将春日里的柳树生动形象的表现出来，而且一副美丽形象的春柳图对于语文教师来说是很容易构建出来的，教师可让学生试想一下，很多像被碧玉装扮一样的嫩柳浮现在眼前，细长嫩绿的柳条柔软且轻盈飘荡在春风中，像一条条绿色的丝带在飘动，二月里的春风在精心的修剪这片片柳叶，修剪出丝丝柳叶为大地所点缀，语文教师在进行这首诗的讲解时，要进行附有情感的描绘，以更好的增加该诗中画面的形象感。（三）整体分析彰显作者情感自古以来，大部分作者都将情感寄托在诗词上，所以语文教师可以通过对古诗词进行细致分析来帮助学生们的理解和记忆，使学生们能与作者产生共鸣，切身体会作者所流露的情感，比如：“本是同根生，相煎何太急？”（出自曹植的《七步诗》），作者将亲兄弟比作诗中的豆茎和豆子，一句诗就明白的表现出作者当下为难处境，以及对兄弟之间互相残杀的难过与痛恨。通过《七步诗》将作者对兄弟之间自相残杀的愤恨和对当时社会统治的不满内心形象的表达出来，而且整首诗的开端是围绕豆茎与豆子展开的，在诗篇的最后作者则采取直接表达的方式，将内心情感完全说出来。对于语文教师来说，可以将曹植当时所处的背景结合为学生进行讲解时，这种教学方式不仅可以让学生们理解诗中所表达的内涵，更能让学生们深切体会到作者的情感；又如，明代于谦所著典型托物言志的诗《咏石灰》，这首诗通篇都营造出一种慷慨激昂的感觉，诗意是：“经过千万次锤从深山开采出，就算是被熊熊烈火焚烧也视为平常事。即使粉身碎骨也不怕，只想把一片青白（就像石头的颜色那样青白分明）留在人间，在经历曲折仕途生活的作者将自己比作从深山开采出的石灰，但是将一腔热血投注给朝廷的作者，并没有得到朝廷的信任和重用，甚至根本无法逃脱被冤杀的宿命，整首诗虽然将石灰作为主角，但是每句都将作者面对挫折坚强、不屈服的精神表达出来，即使不被世人认可，但是其为国英勇献身的精神永垂青史，通过语文教师的详细讲解，相信学生们可以切身体会到作者深爱祖国的伟大情怀。（四）拓展学生的阅读范围在古诗词中阅读量是很重要的，因此小学古诗词教学过程教师要重视学生们的阅读范围，有必要随时拓展学生们的阅读范围，以丰富学生们古诗词的阅读量，这样可以使学生们更容易体会到作品中所蕴含的情感。能够大幅度提升学生们阅读量的方法多种多样，比如，将不同作者同类主题的作品进行拓展，在小学古诗词中很多作品存在共同点，有的是表达的主题相同的，有的表现的场景相同，有的表达的情感相同，像《赠汪伦》和《送元二使安西》等等，这两首诗所表达的情感是相近的，所以，在教学过程中学习某一诗词的时候，可以把这些主题相同的诗词进行归类，将它们放在一起进行讲解，以更好地加深学生们对作者所作诗词中所蕴含情感的理解。除此之外，语文教师还可以将同一题材的诗词进行拓展，像拓展同一诗人的不同作品，这样不但可以提升学生们的阅读量，还可以使学生们加深对古诗词的理解，得到良好的教学效果。三、结束语总之，在小学语文教学中古诗词教学占据着重要的地位，在教学过程中，语文教师必须改变对古诗词教学的看法，要对其充分重视起来，主动改正教学中存在的问题，采取多样、合理的教学策略，以更好的陶冶学生们的情操，使小学古诗词的教学效果大幅度的提高。相信只有实施有效的教学策略，才能取得良好的教学效果，希望在未来中国传统文化可以继续发扬光大。蚁群优化箕法(AcO算法)、概述二、蚂蚁系统(AS)三、算例四、改进的AC0算法Valadononry.chAsposeslidesforNET4odientPEvaluationonly.CreatedwithAsposeSlidesforNET4.0dientProfilo71Copyright2004-2017AsposePtyL、概述(一)算法背景——蚁群的自组织行为特征1、高度结构化的组织——虽然蚂蚁的个体行为极其简单,但由个体组成的蚁群却构成高度结构化的社会组织,蚂蚁社会的成员有分工,有相互的通信和信息传递。2、自然优化—蚁群在觅食过程中,在没有任何提示下总能找到从蚁巢到食物源之间的最短路径;当经过的路线上出现障碍物时,还能迅速找到新的最优路径。3、信息正反馈——蚂蚁在寻找食物时,在其经过的路径上释放信息素(外激素)。蚂蚁基本没有视觉,但能在小范围内察觉同类散发的信息素的轨迹,由此来决定何去何从,并倾向于朝着信息素强度高的方向移动。4、自催化行为——某条路径上走过的蚂蚁越多,留下的信息素也越多(随时间蒸发一部分),后来蚂蚁选择该路径的概率也越高。Valadononry.chAsposeslidesforNET4odientPEvaluationonly.CreatedwithAsposeSlidesforNET4.0dientProfilo71Copyright2004-2017AsposePtyL(二)算法的产生与发展1、产生—受蚁群觅食行为启发,意大利学者MDorigo于1991年在其博士论文中首次系统地提出一种基于蚂蚁种群的新型智能优化算法“蚂蚁系统(Antsystem,简称AS)”,并用该法求解旅行商问题,获得了较好的效果。2、发展——后来,提出者及许多研究者对该算法作了各种改进,将其应用于更为广泛的领域,如图着色问题、二次分配问题、工件排序问题、车辆路径问题、车间作业调度问题、网络路由问题、大规模集成电路设计等。近些年来,MDorigo等人把蚂蚁算法进一步发展成一种通用的优化技术“蚁群优化(AntColonyOptimization,简称AcO)”,并将所有符合Aco框架的算法称为“蚁群优化算法(ACoalgorithm)”3、展望一—初步的研究结果已显示出AcO算法在求解复杂优化问题,特别是离散优化问题方面的优越性。虽然严格的理论基础尚未奠定,但从当前的应用效果来看,此算法具有光明的发展前景。Valadononry.chAsposeslidesforNET4odientPEvaluationonly.CreatedwithAsposeSlidesforNET4.0dientProfilo71Copyright2004-2017AsposePtyL(三)特点◆是一种基于多主体的智能算法,不是单个蚂蚁行动,而是多个蚂蚁同时搜索,具有分布式的协同优化机制。◆本质上属于随机搜索算法(概率算法),具有概率搜索的特征。◆是一种全局搜索算法,能够有效地避免局部最优。Valadononry.chAsposeslidesforNET4odientPEvaluationonly.CreatedwithAsposeSlidesforNET4.0dientProfilo71Copyright2004-2017AsposePtyL(四)优点◆求解问题的快速性——由正反馈机制决定◆全局优化性——由分布式计算决定避免蚁群在寻优空间中过早收敛;◆有限时间内答案的合理性——由贪婪式搜索模式决定,使能在搜索过程的早期就找到可以接受的较好解。Valadononry.chAsposeslidesforNET4odientPEvaluationonly.CreatedwithAsposeSlidesforNET4.0dientProfilo71Copyright2004-2017AsposePtyL二、蚂蚁系统(AS算法)——最早的AC0算法(一)算法基本思想(以旅行商为例说明)1、根据具体问题设置多只蚂蚁,分头并行搜索2、每只蚂蚁完成一次周游后,在行进的路上释放信息素,信息素量与解的质量成正比。3、蚂蚁路径的选择根据信息素强度大小(初始信息素量设为相等),同时考虑两点之间的距离,采用随机的局部搜索策略。这使得距离较短的边,其上的信息素量较大,后来的蚂蚁选择该边的概率也较大Valadononry.chAsposeslidesforNET4odientPEvaluationonly.CreatedwithAsposeSlidesforNET4.0dientProfilo71Copyright2004-2017AsposePtyL4、每只蚂蚁只能走合法路线(经过每个城市1次且仅1次),为此设置禁忌表来控制。5、所有蚂蚁都搜索完一次就是迭代一次,每迭代一次就对所有的边做一次信息素更新,原来的蚂蚁死掉,新的蚂蚁进行新一轮搜索。6、更新信息素包括原有信息素的蒸发和经过的路径上信息素的增加。7、达到预定的迭代步数,或出现停滞现象(所有蚂蚁都选择同样的路径,解不再变化)则算法结束,以当前最优解作为问题的最优解Valadononry.chAsposeslidesforNET4odientPEvaluationonly.CreatedwithAsposeSlidesforNET4.0dientProfilo71Copyright2004-2017AsposePtyL(二)参数含义及符号t蚂蚁数量k—蚂蚁编号:t时刻;城市数;城市(,j)之间的距离启发式因子(能见度),反映蚂蚁由城市讠转移到