内点法:minf(x) = 2*(x1+1)^3 +x2^2 s.t. 8-3*x1<=0 2*x2-4>=0 编写matlab代码
时间: 2023-11-28 07:48:24 浏览: 91
以下是使用内点法求解给定问题的 MATLAB 代码:
```matlab
function [x, fval] = interior_point_method()
% 定义目标函数和约束条件
f = @(x) 2 * (x(1) + 1) ^ 3 + x(2) ^ 2;
constraints = {@(x) 8 - 3 * x(1), @(x) 2 * x(2) - 4};
% 定义内点法参数
max_iter = 500; % 最大迭代次数
mu = 10; % 初始罚参数
rho = 0.5; % 罚参数衰减因子
tol = 1e-6; % 收敛容限
% 初始点
x0 = [0; 0];
% 内点法求解
x = x0; % 初始点
for iter = 1:max_iter
% 构造罚函数和其导数
penalty = @(x) mu * sum(cellfun(@(h) max(h(x), 0) .^ 2, constraints));
grad_penalty = @(x) mu * sum(cellfun(@(h) 2 * max(h(x), 0) * grad(h, x), constraints), 2);
% 构造目标函数和其导数
f_penalty = @(x) f(x) + penalty(x);
grad_f_penalty = @(x) grad(f, x) + grad_penalty(x);
% 使用牛顿方法求解无约束问题
[x, fval, exitflag] = newton_method(f_penalty, grad_f_penalty, x);
if exitflag ~= 1
error('内点法失败,牛顿方法无法收敛!');
end
% 检查是否满足停止准则
if mu < tol
break;
end
% 衰减罚参数
mu = rho * mu;
end
% 输出结果
fprintf('迭代次数:%d\n', iter);
fprintf('最优解:x1 = %.4f, x2 = %.4f\n', x(1), x(2));
fprintf('最优值:%.4f\n', fval);
end
% 求函数在某点处的梯度
function g = grad(f, x)
h = 1e-6;
n = numel(x);
g = zeros(n, 1);
for i = 1:n
e = zeros(n, 1);
e(i) = 1;
g(i) = (f(x + h * e) - f(x - h * e)) / (2 * h);
end
end
% 使用牛顿方法求解无约束问题
function [x, fval, exitflag] = newton_method(f, grad_f, x0)
max_iter = 100; % 最大迭代次数
tol = 1e-6; % 收敛容限
x = x0;
for iter = 1:max_iter
% 计算函数值和梯度
fval = f(x);
g = grad_f(x);
% 计算牛顿步长
H = hessian(f, x);
d = -H \ g;
% 检查是否满足停止准则
if norm(d) < tol
exitflag = 1;
break;
end
% 更新 x
x = x + d;
end
% 输出迭代信息
if iter == max_iter
warning('牛顿方法未能收敛!');
exitflag = -1;
else
exitflag = 1;
end
end
% 求函数在某点处的 Hessian 矩阵
function H = hessian(f, x)
h = 1e-6;
n = numel(x);
H = zeros(n);
for i = 1:n
e = zeros(n, 1);
e(i) = 1;
H(:, i) = grad(@(y) grad(f, y), x + h * e);
end
end
```
其中,`interior_point_method` 函数实现了内点法求解问题,`newton_method` 函数实现了使用牛顿方法求解无约束问题的过程,`grad` 函数实现了求函数在某点处的梯度,`hessian` 函数实现了求函数在某点处的 Hessian 矩阵的过程。
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