matlab优化命令核心算法一览表
命令核心算法对应文件
fminbnd黄金分割和抛物线差值\toolbox\matlab\funfun\fminbnd.m
fminunc 子空间trust region（对Large
－scale问题）
\toolbox\optim\sfminbx.m
\toolbox\optim\private\fminusub.m BFGS或DFP 拟牛顿法配合
二次三次混合线性搜索
fminsearch Nelder-Mead单纯形法
（derivative-free method）
\toolbox\matlab\funfun\fminsearch.m
linprog Primal－dual内点法（对
Large－scale问题）
\toolbox\optim\private\lipsol.m
\toolbox\optim\private\simplex.m
\toolbox\optim\private\qpsub.m Active set或单纯形法
quadprog 子空间trust-region（对Large
－scale问题）
\toolbox\optim\private\qpsub.m
\toolbox\optim\private\sqpmin.m Active set
fmincon 子空间trust-region（对Large
－scale问题）
\toolbox\optim\private\nlconst.m
\toolbox\optim \sfminbx.m
\toolbox\optim \sfminbx.m
\toolbox\optim \sfminle.m
SQP
fgoalattain SQP\toolbox\optim\private\nlconst.m fminimax SQP\toolbox\optim\private\nlconst.m fseminf SQP\toolbox\optim\private\nlconst.m
bintprog 线性规划branch and
bound(单纯形，双单纯形)
\toolbox\optim\private\dualsimplex.m
\toolbox\optim\private\simplex.m
fzero二分，割线，逆二次差值\toolbox\matlab\funfun\fzero.m
fsolve 子空间trust-region（对Large
－scale问题）
\toolbox\optim\private\snls.m
\toolbox\optim\private\trustnleqn.m
\toolbox\optim\private\nlsq.m Trust-region dogleg或高斯－
牛顿法或
Lenvenberg-Marquardt
lsqnonneg没有给出正式名称\toolbox\matlab\matfun\lsqnonneg.m
lsqlin 子空间trust-region（对Large
－scale问题）
\toolbox\optim\private\sllsbox.m
\toolbox\optim\private\qpsub.m Active set
lsqnonlin 子空间trust-region（对Large
－scale问题）
\toolbox\optim\private\snls.m
\toolbox\optim\private\nlsq.m Levenberg-Marquardt或高斯
牛顿法
lsqcurvefit子空间trust-region（对Large\toolbox\optim\private\snls.m
－scale问题）\toolbox\optim\private\nlsq.m Levenberg-Marquardt或高斯
牛顿法
遗传算法优化相关MATLAB算法实现
遗传算法 1、案例背景 遗传算法（Genetic Algorithm，GA）是一种进化算法，其基本原理是仿效生物界中的“物竞天择、适者生存”的演化法则。遗传算法的做法是把问题参数编码为染色体，再利用迭代的方式进行选择、交叉以及变异等运算来交换种群中染色体的信息，最终生成符合优化目标的染色体。 在遗传算法中，染色体对应的是数据或数组，通常是由一维的串结构数据来表示，串上各个位置对应基因的取值。基因组成的串就是染色体，或者叫基因型个体( Individuals) 。一定数量的个体组成了群体（Population)。群体中个体的数目称为群体大小（Population Size），也叫群体规模。而各个个体对环境的适应程度叫做适应度( Fitness) 。 2、遗传算法中常用函数 1)创建种群函数—crtbp 2)适应度计算函数—ranking 3)选择函数—select 4)交叉算子函数—recombin 5)变异算子函数—mut 6)选择函数—reins 7)实用函数—bs2rv 8)实用函数—rep 3、主程序： 1. 简单一元函数优化： clc clear all close all %% 画出函数图 figure(1); hold on; lb=1;ub=2; %函数自变量范围【1,2】 ezplot('sin(10*pi*X)/X',[lb,ub]); %画出函数曲线 xlabel('自变量/X') ylabel('函数值/Y') %% 定义遗传算法参数 NIND=40; %个体数目 MAXGEN=20; %最大遗传代数 PRECI=20; %变量的二进制位数 GGAP=0.95; %代沟 px=0.7; %交叉概率 pm=0.01; %变异概率
最优化算法-Matlab程序
CG程序代码 function [x,y] = cg(A,b,x0) %%%%%%%%%%%%%%%%%CG算法%%%%%%%%%%%% r0 = A*x0-b; p0 = -r0; k = 0; r = r0; p = p0; x = x0; while r~=0 alpha = -r'*p/(p'*A*p); x = x+alpha*p; rold = r; r = rold+alpha*A*p; beta = r'*r/(rold'*rold); p = -r+beta*p; plot(k,norm(p),'.--'); hold on k = k+1; end y.funcount = k; y.fval = x'*A*x/2-b'*x;
function [x,y] = cg_FR(fun,dfun,x0) %%%%%%%%%%%%%%%CG_FR算法%%%%%%%%%%%%%%% error = 10^-5; f0 = feval(fun,x0); df0 = feval(dfun,x0); p0 = -df0; f = f0; df = df0; p = p0; x = x0; k = 0; while ((norm(df)>error)&&(k<1000)) f = feval(fun,x); [alpha,funcNk,exitflag] = lines(fun,0.01,0.15,0.85,6,f,df'*p,x,p);%%用线搜索找下降距离%% if exitflag == -1 disp('Break!!!'); break; end x = x+alpha*p; dfold = df; df = feval(dfun,x); beta = df'*df/(dfold'*dfold); p = -df+beta*p; plot(k,norm(df),'.--'); hold on k = k+1; end y.funcount = k; y.fval = feval(fun,x); y.error = norm(df);
最优化方法的Matlab实现(公式(完整版))
第九章最优化方法的MatIab实现 在生活和工作中，人们对于同一个问题往往会提出多个解决方案，并通过各方面的论证从中提取最佳方案。最优化方法就是专门研究如何从多个方案中科学合理地提取出最佳方案的科学。由于优化问题无所不在，目前最优化方法的应用和研究已经深入到了生产和科研的各个领域，如土木工程、机械工程、化学工程、运输调度、生产控制、经济规划、经济管理等，并取得了显著的经济效益和社会效益。 用最优化方法解决最优化问题的技术称为最优化技术，它包含两个方面的内容： 1）建立数学模型即用数学语言来描述最优化问题。模型中的数学关系式反映了最优化问题所要达到的目标和各种约束条件。 2）数学求解数学模型建好以后，选择合理的最优化方法进行求解。 最优化方法的发展很快，现在已经包含有多个分支，如线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、多目标规划等。 9.1 概述 利用Matlab的优化工具箱，可以求解线性规划、非线性规划和多目标规划问题。 具体而言，包括线性、非线性最小化，最大最小化，二次规划，半无限问题，线性、非线性方程（组）的求解，线性、非线性的最小二乘问题。另外，该工具箱还提供了线性、非线性最小化，方程求解，曲线拟合，二次规划等问题中大型课题的求解方法，为优化方法在工程中的实际应用提供了更方便快捷的途径。 9.1.1优化工具箱中的函数 优化工具箱中的函数包括下面几类： 1 ?最小化函数
2.方程求解函数 3.最小—乘（曲线拟合）函数
4?实用函数 5 ?大型方法的演示函数 6.中型方法的演示函数 9.1.3参数设置 利用OPtimSet函数，可以创建和编辑参数结构；利用OPtimget函数，可以获得o PtiOns优化参数。 ? OPtimget 函数 功能：获得OPtiOns优化参数。 语法：
最优化算法实验报告(附Matlab程序)
最优化方法(Matlab)实验报告 ——Fibonacci 法 一、实验目的： 用MATLAB 程序实现一维搜索中用Fibonacc 法求解一元单峰函数的极小值问题。二、实验原理： （一）、构造Fibonacci 数列：设数列{}k F ，满足条件： 1、011F F == 2、11 k k k F F F +-=+则称数列{}k F 为Fibonacci 数列。（二）、迭代过程： 首先由下面的迭代公式确定出迭代点： 1 1 1 (),1,...,1(),1,...,1n k k k k k n k n k k k k k n k F a b a k n F F u a b a k n F λ---+--+=+ -=-=+ -=-易验证，用上述迭代公式进行迭代时，第k 次迭代的区间长度缩短比率恰好为 1 n k n k F F --+。故可设迭代次数为n ，因此有11121211221111223231 ()()......()()n n n n n n n n n F F F F F F b a b a b a b a b a F F F F F F F ------= -=?-==?-=-若设精度为L ，则有第n 次迭代得区间长度111 ()n n n b a L b a L F -≤-≤，即 就是 111 ()n b a L F -≤，由此便可确定出迭代次数n 。
假设第k 次迭代时已确定出区间[,]k k a b 以及试探点,[,]k k k k u a b λ∈并且k k u λ<。计算试探点处的函数值，有以下两种可能：（1）若()()k k f f u λ>，则令 111111111,,()() () k k k k k k k k n k k k k k n k a b b f f F a b a F λλμλμμ++++--++++-=====+-计算1()k f μ+的值。（2）()()k k f f u λ≤，则令 111121111,,()() () k k k k k k k k n k k k k k n k a a b f f F a b a F μμλμλλ++++--++++-=====+-计算1()k f λ+的值。 又因为第一次迭代确定出了两个迭代点，以后每迭代一次，新增加一个迭代点，这样在迭代n-1后便计算完了n 个迭代点。因此第n 次迭代中，选用第n-1次的迭代点以及辨别常数δ构造n λ和n μ： 1 1n n n n λλμλδ --==+再用同样的方法进行判断：（1）、若()n f λ>()n f μ则令 1 n n n n a b b λ-==（2）、若()n f λ<=()n f μ则令 1n n n n a a b μ-==这样便可确定出最优解的存在区间[,]n n a b 。
优化方法MATLAB编程——大连理工大学
优化方法上机大作业 学院： 姓名： 学号： 指导老师：肖现涛
第一题 源程序如下： function zy_x = di1ti(x) %di1ti是用来求解优化作业第一题的函数。 x0=x; yimuxulong=0.000001; g0=g(x0);s0=-g0; A=2*ones(100,100); k=0; while k<100 lanmed=-(g0)'*s0/(s0'*A*s0); x=x0+lanmed*s0; g=g(x); k=k+1; if norm(g) break; end miu=norm(g)^2/norm(g0)^2; s=-g+miu*s0; g0=g; s0=s;x0=x; end function f=f(x) f=(x'*ones(100,1))^2-x'*ones(100,1); function g=g(x) g=(2*x'*ones(100,1))*ones(100,1)-ones(100,1); 代入x0,运行结果如下： >> x=zeros(100,1); >> di1ti(x) After 1 iterations,obtain the optimal solution. The optimal solution is -0.250000. The optimal "x" is "ans". ans =0.005*ones(100,1). 最优化方法及其Matlab程序设计 1.最优化方法概述 在生活和工作中，人们对于同一个问题往往会提出多个解决方案，并通过各方面的论证，从中提取最佳方案。最优化方法就是专门研究如何从多个方案中科学合理地提取出最佳方案的科学。最优化是每个人，每个单位所希望实现的事情。对于产品设计者来说，是考虑如何用最少的材料，最大的性能价格比，设计出满足市场需要的产品。对于企业的管理者来说，则是如何合理、充分使用现有的设备，减少库存，降低能耗，降低成本，以实现企业的最大利润。 由于优化问题无所不在，目前最优化方法的应用和研究已经深入到了生产和科研的各个领域，如土木工程、机械工程、化学工程、运输调度、生产控制、经济规划、经济管理等，并取得了显著的经济效益和社会效益。 用最优化方法解决最优化问题的技术称为最优化技术，它包含两个方面的内容： 1）建立数学模型。 即用数学语言来描述最优化问题。模型中的数学关系式反映了最优化问题所要达到的目标和各种约束条件。 2）数学求解。 数学模型建好以后，选择合理的最优化算法进行求解。 最优化方法的发展很快，现在已经包含有多个分支，如线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、多目标规划等。 2.最优化方法（算法）浅析 最优化方法求解很大程度上依赖于最优化算法的选择。这里，对最优化算法做一个简单的分类，并对一些比较常用的典型算法进行解析，旨在加深对一些最优化算法的理解。 最优化算法的分类方法很多，根据不同的分类依据可以得到不同的结果，这里根据优化算法对计算机技术的依赖程度，可以将最优化算法进行一个系统分类：线性规划与整数规划；非线性规划；智能优化方法；变分法与动态规划。 2.1 线性规划与整数规划 线性规划在工业、农业、商业、交通运输、军事和科研的各个研究领域有广泛应用。例如，在资源有限的情况下，如何合理使用人力、物力和资金等资源，以获取最大效益；如何组织生产、合理安排工艺流程或调制产品成分等，使所消耗的资源（人力、设备台时、资金、原始材料等）为最少等。 线性规划方法有单纯形方法、大M法、两阶段法等。 整数规划有割平面法、分枝定界法等。 2.2 非线性规划 20世纪中期，随着计算机技术的发展，出现了许多有效的算法——如一些非线性规划算法。非线性规划广泛用于机械设计、工程管理、经济生产、科学研究和军事等方面。 实用最优化方法 ——matlab编程作业 题一、 初值为[-1;1] 其中g0、g1分别为不同x值下得导数，f0、f1为函数值 MATLAB程序： x0=[-1;1]; s0=[1;1]; c1=0.1;c2=0.5;a=0;b=inf;d=1;n=0; x1=x0+d*s0; g0=[-400*(x0(2)-x0(1)^2)*x0(1)-2*(1-x0(1));200*(x0(2)-x0(1) ^2)]; g1=[-400*(x1(2)-x1(1)^2)*x1(1)-2*(1-x1(1));200*(x1(2)-x1(1) ^2)]; f1=100*(x1(2)-x1(1)^2)^2+(1-x1(1))^2; f0=100*(x0(2)-x0(1)^2)^2+(1-x0(1))^2; while((f0-f1<-c1*d*g0'*s0)||(g1'*s0 第九章最优化方法的Matlab实现 在生活和工作中，人们对于同一个问题往往会提出多个解决方案，并通过各方面的论证从中提取最佳方案。最优化方法就是专门研究如何从多个方案中科学合理地提取出最佳方案的科学。由于优化问题无所不在，目前最优化方法的应用和研究已经深入到了生产和科研的各个领域，如土木工程、机械工程、化学工程、运输调度、生产控制、经济规划、经济管理等，并取得了显著的经济效益和社会效益。 用最优化方法解决最优化问题的技术称为最优化技术，它包含两个方面的内容：1）建立数学模型即用数学语言来描述最优化问题。模型中的数学关系式反映了最优化问题所要达到的目标和各种约束条件。 2）数学求解数学模型建好以后，选择合理的最优化方法进行求解。 最优化方法的发展很快，现在已经包含有多个分支，如线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、多目标规划等。 9.1 概述 利用Matlab的优化工具箱，可以求解线性规划、非线性规划和多目标规划问题。具体而言，包括线性、非线性最小化，最大最小化，二次规划，半无限问题，线性、非线性方程（组）的求解，线性、非线性的最小二乘问题。另外，该工具箱还提供了线性、 非线性最小化，方程求解，曲线拟合，二次规划等问题中大型课题的求解方法，为优化方法在工程中的实际应用提供了更方便快捷的途径。 9.1.1 优化工具箱中的函数 优化工具箱中的函数包括下面几类： 1．最小化函数 表9-1 最小化函数表 2．方程求解函数 表9-2 方程求解函数表 3．最小二乘（曲线拟合）函数 表9-3 最小二乘函数表 4．实用函数 表9-4 实用函数表 5．大型方法的演示函数 表9-5 大型方法的演示函数表 天津财经大学 本科毕业论文 中文题目：优化算法的MATLAB实现技巧英文题目： 院系名称： 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 20XX年 x月 x 日 内容摘要 目录 第1章引言............................... 错误！未定义书签。 1.1 现代优化计算方法................. 错误！未定义书签。 1.2 MATLAB概述....................... 错误！未定义书签。 1.3 旅行商问题....................... 错误！未定义书签。第2章禁忌搜索算法的基本思想............. 错误！未定义书签。 2.1 相关概念介绍..................... 错误！未定义书签。 2.2 局部搜索算法..................... 错误！未定义书签。 2.3 禁忌搜索算法..................... 错误！未定义书签。第3章 MATLAB实现TSP问题的实现技巧....... 错误！未定义书签。 3.1 重要概念的定义................... 错误！未定义书签。 3.2 算法中的方法选择问题............. 错误！未定义书签。 3.3 MATLAB实现技巧................... 错误！未定义书签。第4章结果分析........................... 错误！未定义书签。 4.1 ................................. 错误！未定义书签。 4.2 ............................... 错误！未定义书签。 五、总结与展望........................... 错误！未定义书签。 5.1 总结............................. 错误！未定义书签。 5.2 前景展望......................... 错误！未定义书签。 NSGA-II 算法实例 目前的多目标优化算法有很多, Kalyanmoy Deb 的带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II) 无疑是其中应用最为广泛也是最为成功的一种。本文用的算法是MATLAB 自带的函数gamultiobj ，该函数是基于NSGA-II 改进的一种多目标优化算法。 一、 数值例子 多目标优化问题 424221********* 4224212212112 12min (,)10min (,)55..55 f x x x x x x x x x f x x x x x x x x x s t x =-++-=-++-≤≤??-≤≤? 二、 Matlab 文件 1． 适应值函数m 文件： function y=f(x) y(1)=x(1)^4-10*x(1)^2+x(1)*x(2)+x(2)^4-x(1)^2*x(2)^2; y(2)=x(2)^4-x(1)^2*x(2)^2+x(1)^4+x(1)*x(2); 2． 调用gamultiobj 函数，及参数设置： clear clc fitnessfcn=@f; %适应度函数句柄 nvars=2; %变量个数 lb=[-5,-5]; %下限 ub=[5,5]; %上限 A=[];b=[]; %线性不等式约束 Aeq=[];beq=[]; %线性等式约束 options=gaoptimset('paretoFraction',,'populationsize',100,'ge nerations',200,'stallGenLimit',200,'TolFun',1e-100,'PlotFc ns',@gaplotpareto); % 最优个体系数paretoFraction 为；种群大小populationsize 为100，最大进化代数generations 为200， % 停止代数stallGenLimit 为200， 适应度函数偏差TolFun 设为1e-100，函数gaplotpareto ：绘制Pareto 前端 [x,fval]=gamultiobj(fitnessfcn,nvars,A,b,Aeq,beq,lb,ub,option matlab生产调度问题及其优化算法 生产调度问题及其优化算法（采用遗传算法与MATLAB编程） 信息014 孙卓明 二零零三年八月十四日 生产调度问题及其优化算法 背景及摘要 这是一个典型的Job-Shop动态排序问题。目前调度问题的理论研究成果主要集中在以Job-Shop问题为代表的基于最小化完工时间的调度问题上。一个复杂的制造系统不仅可能涉及到成千上万道车间调度工序，而且工序的变更又可能导致相当大的调度规模。解空间容量巨大，N个工件、M台机器的问题包含M N)! (种排列。由于问题的连环嵌套性，使得用图解方法也变得不切实际。传统的运筹学方法，即便在单目标优化的静态调度问题中也难以有效应用。 本文给出三个模型。首先通过贪婪法手工求得本问题最优解，既而通过编解码程序随机模拟优化方案得出最优解。最后采用现代进化算法中有代表性发展优势的遗传算法。文章有针对性地选取遗传算法关键环节的适宜方法，采用MATLAB软件实现算法模拟，得出优化方案，并与计算机随机模拟结果加以比较显示出遗传算法之优化效果。对车间调度系列问题的有效解决具有一定参考和借鉴价值。 一．问题重述 某重型机械厂产品都是单件性的，其中有一车间共有A，B，C，D四种不同设备，现接受6件产品的加工任务，每件产品接受的程序在指定的设备上加 工序产品 1 2 3 4 5 6 7 8 S T S T S T S T S T S T S T S T 1 C 8 A 2 B 4 C 24 D 6 2 A 4 D 5 B 3 C 4 3 C 3 D 7 A 15 B 20 A 8 4 B 7 C 6 D 21 A 1 D 16 C 3 5 D 10 B 4 C 8 D 4 A 12 C 6 D 1 6 A 1 B 4 A 7 C 3 D 5 A 2 C 5 A 8 条件：1、每件产品必须按规定的工序加工，不得颠倒； 2、每台设备在同一时间只能担任一项任务。 （每件产品的每个工序为一个任务） Matlab优化 主讲人：饶志欢 现代优化算法 什么是优化？就是从各种方案中选取一个最好的。从数学角度看，优化理论就是研究如何在状态空间中寻找到全局最优点。 比如水泥混凝土的性能，涉及到水、沙、石子、水泥和其他掺杂物比例。学校课程表排课问题、售票员上岗问题、公司内部人员安排出效益等。降低成本、提高效益是问题的 关键。 1.1 MATLAB解优化问题的主要函数 1.2 优化函数的输入变量 1.3 优化函数的输出变量下表 1.4 控制参数options的设置 (1)Display: 显示水平.取值为’off’时,不显示输出; 取值为’iter’时,显示每次迭代的信息;取值为’final’时,显示最终结果.默认值为 ’final’. (2)MaxFunEvals: 允许进行函数评价的最大次数,取值为正整数 . (3) MaxIter: 允许进行迭代的最大次数,取值为正整数 控制参数options可以通过函数optimset创建或修改。命令 的格式如下： (1) options=optimset(‘optimfun’) 创建一个含有所有参数名,并与优化函数optimfun相关的默 认值的选项结构options. 1.4 控制参数options的设置 (2)options=optimset(‘param1’,value1,’param2’,value2,...) 创建一个名称为options的优化选项参数,其中指定的参数 具有指定值,所有未指定的参数取默认值. (3)options=optimset(oldops,‘param1’,value1,’param2’, value2,...) 创建名称为oldops的参数的拷贝,用指定的参数值修改 oldops中相应的参数. 例：opts=optimset(‘Display’,’iter’,’TolFun’,1e-8) 该语句创建一个称为opts的优化选项结构,其中显示参数 设为’iter’, TolFun参数设为1e-8. 2.1 一元函数无约束优化问题 一元函数无约束优化问题 常用格式如下： （1）x= fminbnd (fun,x1,x2) （2）x= fminbnd (fun,x1,x2，options) （3）[x，fval]= fminbnd（...） （4）[x，fval，exitflag]= fminbnd（...）（5）[x，fval，exitflag，output]= fminbnd（...）函数fminbnd的算法基于黄金分割法和二次插值法，它要求目标函数必须是连续函数，并可能只 给出局部最优解。 最优化程序MATLAB 代码 程序 1.目标任务 分别用最速下降法、FR 共轭梯度法、DFP 法和BFGS 法求解无约束最值问题： 22 112212minf (x)x 2x x 4x x 3x =-++- 取初始点(1)T x (1,1)=和(2)T x (2,2)=，分别通过Matlab 编程实现求解过程。 2.程序实现（程序文件见附件） 2.1公用函数 1) function f= fun( X ) %所求问题目标函数 f=X(1)^2-2*X(1)*X(2)+4*X(2)^2+X(1)-3*X(2); end 2) function g= gfun( X ) %所求问题目标函数梯度 g=[2*X(1)-2*X(2)+1,-2*X(1)+8*X(2)-3]; end 3) function He = Hess( X ) %所求问题目标函数Hesse 矩阵 n=length(X); He=zeros(n,n); He=[2,-2; -2,4]; End 2.2其他函数 图2.2 函数程序文件图 1) 最速下降法的文件名为 ：grad.m 。 2) FR 共轭梯度法的文件名为：frcg.m 。 3) DFP 法的文件名为：dfp.m 。 4) BFGS 法的文件名为：bfgs.m 。 3.程序运行结果 3.1最速下降法 3.1.1 初值为(1)T x (1,1) 图3.1.1.1 最速下降法求解最小值输出结果图 图3.1.1.2最速下降法求解最小值过程图 3.1.2初值为(2)T x (2,2) 图3.1.2.1最速下降法求解最小值输出结果图 上机大作业II 定义目标函数fun function f=fun(x) x1=x(1); x2=x(2); f=4*x1-x2^2-12; 定义目标函数梯度函数dfun function f=dfun(x) x2=x(2); f=[4;-2*x2]; 定义等式约束函数hf function qua=hf(x) qua=25-x(1)^2-x(2)^2; 定义等式约束函数梯度函数dhf function qua=dhf(x) qua=[-2*x(1);-2*x(2)]; 定义不等式约束函数gfun function inq=gfun(x) inq=10*x(1)-x(1)^2+10*x(2)-x(2)^2-34; 定义不等式约束梯度数dgf function inq=dgf(x) inq=[10-2*x(1);10-2*x(2)]; 定义增广拉格朗日函数mpsi function psi=mpsi(x,fun,hf,gfun,dfun,dhf,dgf,mu,lambda,sigma) f=feval(fun,x); he=feval(hf,x); gi=feval(gfun,x); l=length(he); m=length(gi); psi=f; s1=0; for i=1:l psi=psi-he(i)*mu(i); s1=s1+he(i)^2; end psi=psi+0.5*sigma*s1; s2=0.0; for i=1:m s3=max(0.0, lambda(i) - sigma*gi(i)); s2=s2+s3^2-lambda(i)^2; end psi=psi+s2/(2.0*sigma); 定义增广拉格朗日函数梯度函数dmpsi function dpsi=dmpsi(x,fun,hf,gfun,dfun,dhf,dgf,mu,lambda,sigma) dpsi=feval(dfun,x); he=feval(hf,x); gi=feval(gfun,x); dhe=feval(dhf,x); dgi=feval(dgf,x); l=length(he); m=length(gi); for i=1:l dpsi=dpsi+(sigma*he(i)-mu(i))*dhe(:,i); end for i=1:m dpsi=dpsi+(sigma*gi(i)-lambda(i))*dgi(:,i); end 定义BFGS法函数函数bfgs function [x,val,k]=bfgs(mpsi,dmpsi,x0,fun,hf,gfun,dfun,dhf,dgf,mu,lambda,sigma) maxk=1000; rho=0.5; sigma1=0.4; epsilon1=1e-4; k=0; n=length(x0); Bk=eye(n); while(k 第六部分MATLAB优化算法 一、线性规划算法 调用格式：[x, fval, exitflag]= linprog(f,A,b, Aeq,beq,lb,ub, x0) 说明：返回值x为最优解向量，fval为最优值；若没有不等式约束，则令A=[ ]、b=[ ] ；lb ,ub 为变量x的下界和上界，x0为初值点；exitflag 描述函数计算的退出条件：若为正值，表示目标函数收敛于解x处；若为负值，表示目标函数不收敛；若为零值，表示已经达到函数评价或迭代的最大次数。 例1、求解线性规划问题 max f=70x1+120x2 s.t 9x1+4x2≤3600 4x1+5x2≤2000 3x1+10x2≤3000 x1,x2≥0 将其转换为标准形式： min f=-70x1-120x2 s.t 9x1+4x2≤3600 4x1+5x2≤2000 3x1+10x2≤3000 x1,x2≥0 算法如下：f=[-70 -120]; A=[9 4 ;4 5;3 10 ]; b=[3600;2000;3000]; lb=[0 0]; ub=[]; [x,fval,exitflag]=linprog(f,A,b,[],[],lb,ub) maxf=-fval 例2、求解线性规划问题 max f=0.15x1+0.1x2+0.08 x3+0.12 x4 s.t x1-x2- x3- x4≤0 x2+ x3- x4≥0 x1+x2+x3+ x4=1 x j≥0 ， j=1,2,3,4 将其转换为标准形式： min z=-0.15x1-0.1x2-0.08 x3-0.12 x4 s.t x1-x2- x3- x4≤0 -x2- x3+ x4≤0 x1+x2+x3+ x4=1 x j≥0 ， j=1,2,3,4 算法如下：f = [-0.15;-0.1;-0.08;-0.12]; A = [1 -1 -1 -1；0 -1 -1 1]; b = [0; 0]; Aeq=[1 1 1 1]; beq=[1]; lb = zeros(4,1); [x,fval,exitflag] = linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb) f=-fval 二、二次规划算法 调用格式：[x,fval,exitflag]= quadprog(H,f,A,b,Aeq,beq,lb,ub,x0) 说明：输入参数中，x0为初始点；若无等式约束或无不等式约束，就将相应的矩阵和向量设置为空。输出参数中，x是返回最优解；fval是返回解所对应的目标函数值；exitflag是描述搜索是否收敛。 例3、求解二次规划问题 min f(x)= x1-3x2+3x12+4x22-2x1x2 s.t 2x+x≤2 最优化方法(Matlab)实验报告 —— Fibonacci 法 一、实验目的： 用MA TLAB 程序实现一维搜索中用Fibonacc 法求解一元单峰函数的极小值问题。 二、实验原理： （一）、构造Fibonacci 数列：设数列{}k F ，满足条件： 1、0 11F F == 2、11k k k F F F +-=+ 则称数列{}k F 为Fibonacci 数列。 （二）、迭代过程： 首先由下面的迭代公式确定出迭代点： 111 (),1,...,1 (),1,...,1 n k k k k k n k n k k k k k n k F a b a k n F F u a b a k n F λ---+--+=+ -=-=+ -=- 易验证，用上述迭代公式进行迭代时，第k 次迭代的区间长度缩短比率恰好为 1 n k n k F F --+。故可设迭代次数为n ，因此有 111212112211112 2 3 2 3 1()()...... ()() n n n n n n n n n F F F F F F b a b a b a b a b a F F F F F F F ------=-= ? -== ?-=- 若设精度为L ，则有第n 次迭代得区间长度 111()n n n b a L b a L F -≤-≤ ，即 就是 111()n b a L F -≤，由此便可确定出迭代次数n 。 假设第k 次迭代时已确定出区间 [,]k k a b 以及试探点,[,]k k k k u a b λ∈并且k k u λ<。计算试探点处的函数值，有以下两种可能： （1） 若()() k k f f u λ> ，则令 111111111,,()()() k k k k k k k k n k k k k k n k a b b f f F a b a F λλμλμμ++++--++++-=====+ - 计算 1()k f μ+的值。 （2）()()k k f f u λ≤ ，则令 111121111,,()()() k k k k k k k k n k k k k k n k a a b f f F a b a F μμλμλλ++++--++++-=====+ - 计算1()k f λ+ 的值。 又因为第一次迭代确定出了两个迭代点，以后每迭代一次，新增加一个迭代点，这样在迭代n-1后便计算完了n 个迭代点。因此第n 次迭代中，选用第n-1次的迭代点以及辨别常数δ构造n λ和n μ： 11n n n n λλμλδ --==+ 再用同样的方法进行判断： （1）、若 ()n f λ>()n f μ则令 1 n n n n a b b λ-== （2）、若 ()n f λ<=()n f μ则令 1n n n n a a b μ-== 这样便可确定出最优解的存在区间[,]n n a b 。 实用最优化方法Matlab程序设计 程序如下： function lambda=nonexact(x0,s0) g0=grad(x0); f0=f(x0); a=0; c1=0.1; c2=0.5; lambdak=1; sk=s0; d=-c1*lambdak*g0'*sk; xk=x0+lambdak*sk; f1=f(xk); e=f0-f1; while d>e lambdak=(lambdak+a)/2; xk=x0+lambdak*sk; fk=f(xk); e=f0-fk; d=-c1*lambdak*g0'*sk; end lambdak function g=grad(x) g=zeros(2,1); g(1)=-4*x(1)*(x(2)-x(1)^2)-2*(1-x(1)); g(2)=2*(x(2)-x(1)^2); function fa=f(x) fa=(x(2)-x(1)^2)^2+(1-x(1))^2; 在命令窗口中输入x0=[0;1];s0=[-1;1];nonexact(x0,s0)输出结果为： 程序如下： function x_star=cong(x0,eps) g0=grad(x0); res0=norm(g0); resk=res0; k=0; xk=x0; while resk>eps k=k+1; if k==1 sk=-grad(xk); else sk=-grad(xk)+resk^2/res0^2*s0; end lambdak=step(xk,sk); x0=xk; xk=x0+lambdak*sk; res0=resk; resk=norm(grad(xk)); s0=sk; fprintf('------the%d-th iteration,the residual is%f,the lambdak is%f\n\n', k,resk,lambdak); end x_star=xk; disp('the optimal solution is'); x_star 例8.2 第1种方法：首先建立适应度函数FitFun.m文件 function y=FitFun(x) y=x(1)^2+2*x(2)^2-4*x(1)-8*x(2)+15; 建立约束函数文件NonCon.m function[c,ceq]=NonCon(x) c=x(1)^2+x(2)^2-9; ceq=[]; 第2种方法：利用第1种方法中适应函数FitFun.m和约束函数NonCon.m，编写m文件调用ga函数进行求解。 objectivef=@FitFun; nvars=2; lb=[0 0]; ub=[]; constrainf=@NonCon; [x,fval]=ga(objectivef,nvars,[],[],[],[],lb,[],constrainf) 上述m文件运行结果如下 X=2.0000 2.0000 fval=3.0000 可见与第1种算法相同。 ============================================================== 例8-3 第1种方法：首先建立目标函数simple.m文件 function y=simple(x) y=(4-2.1*x(1)^2+x(1)^4/3)*x(1)^2+x(1)*x(2)+(-4+4*x(2)^2)*x(2)^2; Simulannea 第2种方法：利用第1种方法中目标函数simple.m，编写m文件调用lbnd 函数进行求解。 objectivef=@simple x0=[0.5 0.5]; lb=[-64 -64]; ub=[64 64]; [x fval]=simulannealbnd(objectivef,x0,lb,ub) 上述m文件运行结果如下 X=-0.0896 0.7127 fval=-1.0316 可见与第1种算法相同。最优化方法及其Matlab程序设计
最优化方法matlab作业
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实用最优化方法Matlab程序设计
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