改進(jìn)量子進(jìn)化算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中的應(yīng)用初探

劉彩紅，舒曉斌（漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南漯河，46000）

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改進(jìn)量子進(jìn)化算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中的應(yīng)用初探

劉彩紅1，舒曉斌2
（漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南漯河，462000）

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍不斷的擴(kuò)大。但是，在拓展的同時(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于路由的選擇成為了人們必須解決的問(wèn)題。與此同時(shí)，相關(guān)量子進(jìn)化算法的在解決路由問(wèn)題當(dāng)中起到了關(guān)鍵的作用，本文將通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由中量子算法的分析，對(duì)量子算法的應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的探究。

關(guān)鍵詞：改進(jìn)量子進(jìn)化算法；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；路由；應(yīng)用

0 引言

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，目前，需要關(guān)注的問(wèn)題是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于路由的選擇，隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷擴(kuò)展，在已經(jīng)擁有互聯(lián)網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信下，怎樣才能選擇高效的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的路由，對(duì)于路由的選擇在條件上受到了很多的限制和約束。為了使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展能夠更好的順應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展需求，需要將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由放在最合適以及最重要的位置，因此需要將量子進(jìn)化算法加以改進(jìn)，以此來(lái)解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中路由選擇的問(wèn)題。從而使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以得到最大的優(yōu)化，來(lái)滿足人們的需求。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由的簡(jiǎn)介

路由器在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中占有非常重要的地位，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交互的必要設(shè)備之一。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，路由器主要工作是在相應(yīng)的OSI以及RM的網(wǎng)絡(luò)層上面需要進(jìn)行的相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)工作。并且在此工作的基礎(chǔ)之上，需要對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)以及分粗，與此同時(shí)還需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的路由器的取向做出相應(yīng)的決定。而且，路由器在網(wǎng)絡(luò)中的作用不僅僅只是局限于對(duì)網(wǎng)絡(luò)之間信息的傳遞，對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)之間的信息也可以進(jìn)行傳遞，也就是說(shuō)，路由器對(duì)信息的傳遞不會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)不同的影響。在一般的情況下，路由器只能接受其他的路由器傳遞過(guò)來(lái)的信息。在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)，路由器可以連接兩個(gè)或者兩個(gè)以上的IP子網(wǎng)邏輯端口，并且還需要一個(gè)與之相應(yīng)的物理端口。這其中會(huì)包括輸入/輸出端口、網(wǎng)絡(luò)交換以及路由器處理器等部分，不同的部分發(fā)揮著不同的作用，以此來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

2 量子進(jìn)化算法簡(jiǎn)介

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，路由器選擇的正確與否對(duì)路由器是否可以有序的運(yùn)行有著重要的影響，而量子進(jìn)化算法在對(duì)路由器的選擇中是最為常見(jiàn)的一種算法。量子進(jìn)化算法是進(jìn)化算法與量子計(jì)算之間的結(jié)合物。量子具有太矢量的表達(dá)方式，在這個(gè)基礎(chǔ)之上，染色體采用量子比特進(jìn)行編碼，染色體的更新采用量子非門(mén)以及量子旋轉(zhuǎn)門(mén)來(lái)進(jìn)行，從而使得相應(yīng)的問(wèn)題得到優(yōu)化求解。在計(jì)算流程部分，量子算法主要包括以下幾個(gè)部分：

2.1需要對(duì)種群進(jìn)行相應(yīng)的初始化，在種群初始化的基礎(chǔ)之上，對(duì)相關(guān)的初始種群中的不同體進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量，以此來(lái)得到一組關(guān)于個(gè)體的相依狀態(tài)的記錄表。

2.2在適應(yīng)度這一方面開(kāi)始對(duì)記錄的狀態(tài)進(jìn)行相關(guān)的評(píng)估，并且需要準(zhǔn)確的記錄最佳的個(gè)體以及該個(gè)體的適應(yīng)度值。

2.3在沒(méi)有結(jié)束的狀態(tài)之下，開(kāi)始進(jìn)行其他的相關(guān)操作。

對(duì)于相應(yīng)量子進(jìn)化算法而言，需要進(jìn)行一系列并且非常復(fù)雜的過(guò)程。用相應(yīng)的符號(hào)來(lái)對(duì)事務(wù)進(jìn)行表示，然后需要做的是計(jì)算，例如，可以用字母N來(lái)表示染色體的長(zhǎng)度值。染色體也是相關(guān)對(duì)解多樣性進(jìn)行維持的最好呈現(xiàn)。通過(guò)這樣的方法，可以更加簡(jiǎn)單的對(duì)算法進(jìn)行表達(dá)。

對(duì)于量子進(jìn)化的算法而言，通過(guò)相應(yīng)的量子旋轉(zhuǎn)門(mén)來(lái)完成相應(yīng)的量子計(jì)劃算法的方法。通過(guò)搜索的方法可以得到最優(yōu)解，并且得到的結(jié)果可以通過(guò)相應(yīng)概率增加的方式來(lái)進(jìn)行保存。

3 量子進(jìn)化算法的改進(jìn)

量子進(jìn)化算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中是一個(gè)比較受到人們關(guān)注的話題。在對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由的選擇中，傳統(tǒng)的量子算法中存在著比較嚴(yán)重的問(wèn)題，主要是大多數(shù)都是通過(guò)查找相應(yīng)的表格來(lái)尋求到最優(yōu)解。這種解決問(wèn)題的方式，會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角之間的關(guān)聯(lián)性不緊密的問(wèn)題。與此同時(shí)，在搜索問(wèn)題方面，存在著一定的跳躍性，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行造成一定的影響。為了使相應(yīng)的量子進(jìn)化算法可以更好的解決路由中出現(xiàn)的問(wèn)題，需要對(duì)該算法進(jìn)行一定的改進(jìn)和優(yōu)化。

3.1調(diào)整和優(yōu)化相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角，從而更好的得到利于路由選擇的數(shù)值。得到旋轉(zhuǎn)角的表達(dá)式如下：

Δθ=0.001π×（50（fb-fx）÷fx）。

根據(jù)該表達(dá)式可以得知，對(duì)于不同的旋轉(zhuǎn)角，會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果。也就是說(shuō)，由于旋轉(zhuǎn)角度的不同，表示的含義也不相同。當(dāng)旋轉(zhuǎn)角的值比較小的時(shí)候，可以表示為最優(yōu)的那個(gè)個(gè)體和個(gè)體之間的距離比較的近，從而搜索的范圍也就比較的小，在這種情況下，通過(guò)細(xì)搜索就可以得到最優(yōu)解；如果旋轉(zhuǎn)角的值比較的大，表示最優(yōu)的那個(gè)個(gè)體和個(gè)體之間的距離比較的遠(yuǎn)，從而出現(xiàn)搜索網(wǎng)絡(luò)的范圍比較大的問(wèn)題，在這種情況之下就需要提高搜索的速度，才可以在比較短的時(shí)間之內(nèi)得到最優(yōu)解。

3.2調(diào)整和優(yōu)化相應(yīng)的函數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整和優(yōu)化相結(jié)合的方式得到函數(shù)最優(yōu)的狀態(tài)，從而為得到最優(yōu)解提供比較有利的條件。通過(guò)該方法的應(yīng)用可以得到個(gè)體之間的關(guān)聯(lián)性不是非常的強(qiáng)。所以，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的路由選擇問(wèn)題上，可以對(duì)量子進(jìn)化的算法中的函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。由于相應(yīng)的量子可以和二維空間相對(duì)應(yīng)，如果分別用不同的符號(hào)進(jìn)行表示，可以對(duì)相應(yīng)量子進(jìn)化算法進(jìn)行仿真的測(cè)試，以便于觀察到改進(jìn)后的算法是否具備一定的優(yōu)勢(shì)。

4 總結(jié)

在計(jì)算機(jī)快速發(fā)展的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)的布局錯(cuò)綜復(fù)雜，路由的選擇至關(guān)重要，與此同時(shí)，量子算法的地位也需要逐漸的提高。通過(guò)對(duì)算法的改進(jìn)，最大程度的解決路由的問(wèn)題，使得網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可以處于一個(gè)最優(yōu)的環(huán)境當(dāng)中，更好的便于人們的生活和工作。

參考文獻(xiàn)

［1］宋明紅，俞華鋒，陳海燕. 改進(jìn)量子進(jìn)化算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中的應(yīng)用研究.《科技通報(bào)》.2014年1期

［2］趙榮香.改進(jìn)量子進(jìn)化算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中的應(yīng)用探究.《科技傳播》.2014年24期

［3］鄧長(zhǎng)春.基于量子進(jìn)化算法的路由選擇.《計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用》.2010年23期

Application of improved quantum evolutionary algorithm in the routing selection of computer network

Liu Caihong1，Shu Xiaobin2
（Department of Computer Science， Luohe Vocational College of Food，Luohe，462300，China）

Abstract：With the continuous development of computer technology，With the continuous development of computer technology。But，in development at the same time，the computer network for routing choice has become the people must solve the problem.At the same time，relevant quantum evolutionary algorithm in solving the problem of routing has played a key role，this article through the analysis of quantum algorithm in computer network routing， to explore the application of quantum algorithm.

Keywords：quantum evolutionary algorithm；computer network；routing and application