Thuật toán Tìm kiếm theo Cục bộ (Local Search) trong Java

Thuật toán Tìm kiếm theo Cục bộ là một phương pháp tìm kiếm trong lập trình Java tập trung vào việc tối ưu hóa các giải pháp bằng cách tìm kiếm trong một vùng lân cận của giải pháp hiện tại. Thay vì tìm kiếm toàn bộ không gian trạng thái, thuật toán tập trung vào việc tìm kiếm trong một "khu vực" hẹp hơn.

Cách hoạt động của Thuật toán Tìm kiếm theo Cục bộ

Thuật toán bắt đầu từ một giải pháp khởi đầu và liên tục cố gắng cải thiện nó bằng cách tìm kiếm các giải pháp lân cận có giá trị tốt hơn. Thuật toán duyệt qua các giải pháp lân cận và chọn giải pháp tốt nhất trong số chúng.

Ưu điểm và Nhược điểm của Thuật toán Tìm kiếm theo Cục bộ

Ưu điểm:

• Hiệu quả: Thuật toán thường hoạt động nhanh hơn trong các vấn đề lớn khi tìm kiếm trạng thái lân cận thay vì toàn bộ không gian.
• Tích hợp: Có thể kết hợp với các phương pháp khác để cải thiện hiệu suất tìm kiếm.

Nhược điểm:

• Rơi vào cục bộ tối ưu: Thuật toán có thể dừng lại ở một điểm cục bộ tối ưu mà không phát hiện ra giải pháp toàn cục.

Ví dụ và Giải thích

Một ví dụ thực tế cho Thuật toán Tìm kiếm theo Cục bộ là việc tối ưu hóa lộ trình giao thông. Hãy xem cách thuật toán này hoạt động:

import java.util.*;

public class LocalSearchExample {
    static double evaluateSolution(double[] solution) {
        // Function to evaluate the quality of a solution
        // Lower value indicates better solution
        return 1.0 / (1.0 + solution[0] + solution[1]);
    }

    static double[] localSearch(double[] initialSolution, double stepSize, int maxIterations) {
        double[] currentSolution = Arrays.copyOf(initialSolution, initialSolution.length);
        double currentEvaluation = evaluateSolution(currentSolution);

        for (int i = 0; i < maxIterations; i++) {
            double[] nextSolution = Arrays.copyOf(currentSolution, currentSolution.length);
            nextSolution[0] += stepSize;
            double nextEvaluation = evaluateSolution(nextSolution);

            if (nextEvaluation < currentEvaluation) {
                currentSolution = nextSolution;
                currentEvaluation = nextEvaluation;
            } else {
                stepSize /= 2;
            }
        }

        return currentSolution;
    }
}

Trong ví dụ trên, chúng ta sử dụng Thuật toán Tìm kiếm theo Cục bộ để tối ưu hóa một giải pháp số học. Thuật toán tìm kiếm trong một vùng lân cận của giải pháp hiện tại bằng cách thay đổi một bước cố định và kiểm tra xem giải pháp mới có tốt hơn không. Kết quả là thuật toán sẽ tìm thấy một giải pháp tốt hơn theo thời gian.