禁忌搜索算法

计算机术语

禁忌（Tabu Search）算法是一种元启发式(meta-heuristic)随机搜索算法，它从一个初始可行解出发，选择一系列的特定搜索方向（移动）作为试探，选择实现让特定的目标函数值变化最多的移动。为了避免陷入局部最优解，TS搜索中采用了一种灵活的“记忆”技术，对已经进行的优化过程进行记录和选择，指导下一步的搜索方向，这就是Tabu表的建立。

简介

又名“tabu搜索算法”

为了找到“全局最优解”，就不应该执着于某一个特定的区域。局部搜索的缺点就是太贪婪地对某一个局部区域以及其邻域搜索，导致一叶障目，不见泰山。禁忌搜索就是对于找到的一部分局部最优解，有意识地避开它（但不是完全隔绝），从而获得更多的搜索区间。兔子们找到了泰山，它们之中的一只就会留守在这里，其他的再去别的地方寻找。就这样，一大圈后，把找到的几个山峰一比较，珠穆朗玛峰脱颖而出。

当兔子们再寻找的时候，一般地会有意识地避开泰山，因为他们知道，这里已经找过，并且有一只兔子在那里看着了。这就是禁忌搜索中“禁忌表（tabu list）”的含义。那只留在泰山的兔子一般不会就安家在那里了，它会在一定时间后重新回到找最高峰的大军，因为这个时候已经有了许多新的消息，泰山毕竟也有一个不错的高度，需要重新考虑，这个归队时间，在禁忌搜索里面叫做“禁忌长度（tabu length）”；如果在搜索的过程中，留守泰山的兔子还没有归队，但是找到的地方全是华北平原等比较低的地方，兔子们就不得不再次考虑选中泰山，也就是说，当一个有兔子留守的地方优越性太突出，超过了“best so far”的状态，就可以不顾及有没有兔子留守，都把这个地方考虑进来，这就叫“特赦准则（aspiration criterion）”。这三个概念是禁忌搜索和一般搜索准则最不同的地方，算法的优化也关键在这里。

研究历程

禁忌搜索(tabu search,TS)中的“Tabu”一词最早来源于汤加语，它的本意是指不能触摸的东西，因为它是神圣的。禁忌搜索由美国科罗拉多大学系统科学家Glover教授于1986年在一篇论文中首次提出。之后不久，Glover教授分别在1986年和1990年发表了两篇著名的标题为Tabu search的论文，提出了现在大家所熟知的禁忌搜索的大部分原理。

禁忌搜索的流行应归功与瑞士联邦理工学院Werra所带领的团队在20世纪80年代后期的开创性工作。因为在当时Glover的文章在没有“超启发式文化”的情况下并没有被很好地理解。正是由于Werra团队所发表的系列论文在学术界发挥的重要作用，才使禁忌搜索技术广为人知。1990年，随着介绍禁忌搜索的第一本专著的出版，禁忌搜索的研究达到了一个高峰。1997年，Glover与Laguna合著的第一本禁忌搜索专著正式出版，标志着禁忌搜索的相关研究日趋完善，并得到了同行的认可。

主要思路

1、在搜索中，构造一个短期循环记忆表-禁忌表，禁忌表中存放刚刚进行过的 |T|（T称为禁忌表）个邻居的移动，这种移动即解的简单变化。

2、禁忌表中的移动称为禁忌移动。对于进入禁忌表中的移动，在以后的 |T| 次循环内是禁止的，以避免回到原来的解，从而避免陷入循环。|T| 次循环后禁忌解除。

3、禁忌表是一个循环表，在搜索过程中被循环的修改，使禁忌表始终保持 |T| 个移动。

4、即使引入了禁忌表，禁忌搜索仍可能出现循环。因此，必须给定停止准则以避免出现循环。当迭代内所发现的最好解无法改进或无法离开它时，算法停止。

伪码表达

procedure tabu search;

begin

initialize a string vc at random,clear up the tabu list;

cur:=vc;

repeat

select a new string vn in the neighborhood of vc;