闲聊算法

本文介绍了算法的定义和作用,指出算法分为常规基础算法和机器学习算法。AI算法因问题不确定性和新思路吸引关注,更适合处理复杂问题。多数机器学习算法数据驱动,数据量影响效果。还提到无万能算法,介绍了传统和机器学习两种编程方式。

什么是算法

算法是一组清晰定义的指令集合,用于解决某类问题或执行某种运算任务。算法应该在有限的空间和时间内进行表达,其运行从初始状态和初始输入开始,经过一系列有限而清晰定义的指令操作后,最终产生输出并终止于某个最终状态。

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算法的作用

算法是一个包含了一系列操作的过程,算法由计算机执行以保证在有限时间内找到解决方法。算法是为了能更快更容易更好地解决问题,算法由设计者硬编码。算法的应用范围很广,常规基础算法与数据结构紧密相关,该类算法更多被用于确定性领域,比如对于链表、数组、图和堆等等的各种搜索和排序算法。另一大类算法是机器学习算法,该类算法主要用于非确定性领域,主要提供了根据某种机制或数据来学习人类某种能力的框架算法,从而实现人工智能。

各个行业每个领域都会产生不一样的问题,这些问题一般都可以转化为用算法描述,并通过计算机寻找解决方案,或者验证是否存在问题的解。

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AI算法更有吸引力

常规基础算法的发展相对而言已经比较稳定完善,它更多地用于确定性问题的解决或者优化,对于用户来说存在感很低,用户对于见多的事情更多的是认为其是理所当然的事。反过来,以机器学习为代表的AI算法却吸引了更多人去关注和研究,它确实能更加吸引人,因为该领域中问题本身的不确定性和算法的黑盒使得更多人想去理解它内部的运作机制,而且不断有新思路新算法出现。

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AI算法与复杂问题

AI算法一般偏向于处理复杂的问题,比如视频图像中的识别问题、声音波形中的识别问题、自然语言的理解问题等等。我们知道所有算法都要在合理的时间内找到问题的解才有实际意义,否则算法再好再牛也是枉然。AI算法更偏向于处理复杂的问题,这些问题通常都需要人类智能才能够解决。通常这些问题也是NP完全问题的一部分,NP问题是非确定性多项式问题,人类一般通过直觉和理性相结合的方式来处理。

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数据更重要?

多数机器学习算法都是数据驱动的,可以说数据时AI中规则的改变者,使用机器学习去捕获数据的规律。对于某些问题,某种程度上数据比算法更加重要,当数据量达到一定大的程度时多数算法的效果都能执行地非常好。比如语言模型,单词量几百万级别和几十亿级别的效果相差很大,再好的算法也无法填补其中的差距。

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没有免费午餐

目前而言,没有一种模型算法能被证明由于其他模型算法,每种算法只是解决了特定某些领域的问题,不存在某种超级牛逼的算法能在所有问题都优于其它模型算法,这就是“没有免费午餐”的定理。不过在某个具体问题上还是存在更优算法,可以从多个算法中寻找最好的算法。

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传统算法编程方式

自从计算机诞生来算法编程方式就是由人工去编写算法的整个过程,算法逻辑都是清晰的,当数据输入到算法后会产生一个输出。这种方式要求我们要写清楚执行逻辑,或者指定好执行规则。也就是输入+程序逻辑=输出。

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机器学习编程方式

相比于传统算法方式,机器学习方式则是一种更加自动化的方式。这种方式则是提供了一种逻辑学习框架,它会根据输入和输出来确定程序的执行逻辑。也就是输入+输出=程序逻辑。

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推荐一本书:

圆形区域均匀分布传感器网络路由算法仿真实现 实验内容: 假设在一个圆形检测区域内,Sink(汇聚节点或基站)处于圆形区域的圆心位置,随机均匀部署一定数量的传感器节点,实现检测区域的感知数据周期性收集。利用OMNet++仿真平台编程实现上述网络的运行过程,当网络中第一个节点因能量消耗殆尽时(此时认为网络死亡),计算各传感器节点产生、发送、接收的数据包个数以及剩余能量情况,统计Sink节点接收到各传感器节点数据包个数及端到端传输延迟。 实验参数: 1.检测区域面积为一个半径为500m的规则的二维圆形; 2.传感器节点个数为500个,位置(坐标x,y)已知,传感半径为50m,消息报的大小为50byte,数据包大小为500byte,传感模型为单位圆,单位圆内的节点均能相互通信,不考虑消息的冲突; 3.汇聚节点sink的坐标(x=0,y=0); 4.传感器节点数据采集及传输的周期T=100ms,各节点在周期T内某个时刻发送数据; 5.节点能量消耗模型参照如下经典能量消耗模型; Esend = l*Eelec + l*efs*d2 , if d < d0 Esend = l*Eelec + l* eamp*d4, if d >= d0 Ereceive(l) = l*Eelec 表1 默认网络参数设置表 参数名称 值 Esend 发送能量消耗 Ereceive 接受能量消耗 D 数据发送距离 l(传输l比特) 100 阈值距离d0(m) 40 Eelec(nj/bit) 50 efs(pj/bit/m2) 10 eamp(pj/bit/m4) 0.0013 Edf(nj/bit.signal) 5 传感器节点初始能量Einit(J) 0.5 提示:大家可以采用任何的路由算法实现网络仿真过程。比如洪泛算法闲聊算法,SPIN(信息协商的传感器协议)、最短距离路由算法、最少跳数距离路由算法、LEACH算法、能量感知路由算法等等任何一种都行,只要能实现数据收集就行。 从创建文件开始
最新发布
12-17
<think>好的,我现在需要帮助用户解决关于在OMNeT++中实现圆形区域均匀分布传感器网络路由算法仿真的问题。首先,我得仔细理解用户的需求。实验要求在一个半径500米的圆形区域内,随机部署500个传感器节点,Sink节点在圆心。节点周期性发送数据,当第一个节点能量耗尽时,统计各种数据包数量和能量情况,以及Sink节点的接收情况和延迟。 首先,用户可能对OMNeT++不太熟悉,需要从创建项目开始指导。我应该先列出步骤,比如安装OMNeT++,创建新项目,设计网络拓扑,编写节点模块,实现路由算法,配置参数,运行仿真,分析结果等。然后,每个步骤需要详细说明,比如如何生成随机节点,如何设置能量模型,如何选择路由算法。 接下来,用户提到的路由算法可以有多种选择,比如洪泛、LEACH、最短路径等。考虑到用户可能希望一个相对简单的实现,洪泛算法可能比较容易开始,但需要注意洪泛可能导致的冗余数据问题。不过实验参数中提到不考虑消息冲突,所以可能可以接受。或者最短路径路由,比如基于跳数或能量的最短路径。 然后,关于能量消耗模型,用户给出了具体的公式,需要正确实现这些公式在发送和接收数据时的能量计算。每个数据包的大小是500字节,传感数据是50字节,可能需要处理数据聚合的情况,但用户提示中没有提到,可能不需要。 节点的位置已知,所以在初始化时需要生成这些位置,并确保在圆形区域内均匀分布。这可能需要在NED文件中定义节点位置,或者通过脚本生成坐标,然后导入到配置中。 仿真终止条件是当第一个节点能量耗尽。这需要监控每个节点的剩余能量,并在能量降到零时触发结束事件。 统计部分需要记录每个节点的发送、接收包数,剩余能量,以及Sink节点的接收情况和延迟。这可能需要使用OMNeT++的统计收集功能,比如记录标量和矢量。 可能的难点包括正确实现路由算法,处理节点间的通信距离,以及能量模型的准确计算。此外,如何高效地管理节点的位置信息和路由表也是需要考虑的。 用户可能还需要了解如何配置OMNeT++的ini文件,设置仿真时间,节点数量,初始能量等参数。同时,可能需要编写模块代码来处理数据包的生成、路由选择和能量消耗。 最后,用户可能需要帮助分析结果,比如生成图表,导出统计数据等。因此,在回答中需要涵盖从项目创建到结果分析的整个流程,并提供相关问题,帮助用户进一步深入。</think>要实现基于OMNeT++的圆形区域传感器网络路由仿真,需按以下步骤操作: 1. **环境搭建** - 安装OMNeT++ 5.6+及INET Framework 4.4+ - 创建新项目:`File > New > OMNeT++ Project`,选择`Sensor Network`模板 2. **网络拓扑设计** ```ned // SensorNode.ned module SensorNode { parameters: @display("i=device/sensor"); energyCapacity = 0.5J; // 初始能量 sensingRadius = 50m; gates: inout radio; } // Network.ned network SensorNetwork { types: nodecontainer nodes[numNodes] like SensorNode; submodules: sink: SensorNode { parameters: @display("p=0,0;i=device/antenna"); } nodes[] { parameters: @display("p=${uniform(-500,500),uniform(-500,500)}"); } connections: // 无线连接自动处理 } ``` 3. **核心算法实现** ```cpp // RoutingProtocol.cc double calculateEnergyCost(double distance, int packetSize) { if(distance < 40) return packetSize*(50e-9 + 10e-12*distance*distance); else return packetSize*(50e-9 + 0.0013e-12*distance*distance*distance*distance); } void SensorNode::handleSelfMsg(cMessage *msg) { if (currentEnergy <= 0) { simsignal_t deadNodeSignal = registerSignal("deadNode"); emit(deadNodeSignal, 1); return; } // 最短路径路由示例 SensorNode *nextHop = findNearestNeighbor(); double cost = calculateEnergyCost(getDistanceTo(nextHop), 500); if(currentEnergy > cost) { sendPacket(nextHop); currentEnergy -= cost; } } ``` 4. **能量监控模块** ```cpp // EnergyMonitor.cc void EnergyMonitor::initialize() { WATCH(currentEnergy); deadNode = false; } void EnergyMonitor::handleMessage(cMessage *msg) { if (currentEnergy <= 0 && !deadNode) { deadNode = true; endSimulation(); } } ``` 5. **仿真配置** ```ini [General] network = SensorNetwork sim-time-limit = 10000s **.numNodes = 500 **.sensingRadius = 50m **.packetSize = 500B **.energyCapacity = 0.5J **.sinkPosition = "0,0" ``` 6. **数据分析** ```cpp // StatisticsCollector.cc void StatisticsCollector::recordResults() { recordScalar("TotalPacketsSent", totalSent); recordScalar("TotalEnergyConsumed", totalEnergy - remainingEnergy); recordHistogram("EndToEndDelay", delays); // 输出节点状态 for(auto node : nodes) { EV << "Node " << node.id << ": " << "Sent=" << node.sentPackets << " Recv=" << node.recvPackets << " Energy=" << node.currentEnergy << "J\n"; } } ```
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