请你给出我一个用信赖域算法解决问题的代码和示例
时间: 2024-02-09 09:08:37 浏览: 73
entrust-master_slightlywfl_信赖域算法matlab_
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当然可以,以下是一个使用信赖域算法(Trust Region Method)解决无约束优化问题的 Python 代码示例:
```python
import numpy as np
from scipy.optimize import minimize_scalar
def trust_region_method(f, grad_f, hess_f, x0, radius=1.0, eta=0.25, max_iter=100):
"""
信赖域算法求解无约束优化问题
:param f: 目标函数
:param grad_f: 目标函数的一阶导数
:param hess_f: 目标函数的二阶导数
:param x0: 初始点
:param radius: 初始信赖域半径
:param eta: 信赖域收缩比例因子
:param max_iter: 最大迭代次数
:return: 最优解
"""
x = x0
for k in range(max_iter):
# 计算当前点的梯度和海森矩阵
g_k = grad_f(x)
B_k = hess_f(x)
# 求解信赖域子问题的最小值
p_k = solve_subproblem(g_k, B_k, radius)
# 计算预测下降量和实际下降量
f_k = f(x)
df_k = g_k.dot(p_k)
delta_k = 0.5 * p_k.dot(B_k.dot(p_k))
rho_k = (f_k - f(x + p_k)) / (df_k - delta_k)
# 更新信赖域半径
if rho_k < 0.25:
radius *= 0.5
else:
if rho_k > 0.75 and np.abs(np.linalg.norm(p_k) - radius) < 1e-6:
radius = min(2 * radius, 1e8)
# 更新当前点
if rho_k > eta:
x = x + p_k
return x
def solve_subproblem(g, B, radius):
"""
信赖域子问题求解
:param g: 梯度
:param B: 海森矩阵
:param radius: 信赖域半径
:return: 子问题的解
"""
def subproblem_obj(alpha):
return np.linalg.norm(alpha * g + 0.5 * alpha**2 * B.dot(g))**2
def subproblem_grad(alpha):
return 2 * np.linalg.norm(alpha * g + 0.5 * alpha**2 * B.dot(g)) * (g.dot(g) + alpha*g.dot(B.dot(g)))
result = minimize_scalar(subproblem_obj, jac=subproblem_grad, bounds=(-radius, radius), method='bounded')
return result.x * g + 0.5 * result.x**2 * B.dot(g)
```
这个代码实现了信赖域算法来求解无约束优化问题。在这个算法中,我们使用了 `minimize_scalar` 方法来求解信赖域子问题的最小值。具体来说,我们首先定义了信赖域子问题的目标函数和一阶导数,然后使用 `minimize_scalar` 方法来求解最小值。
在主函数中,我们首先计算当前点的梯度和海森矩阵,然后求解信赖域子问题的最小值。接着,我们计算预测下降量和实际下降量,并根据信赖域收缩比例因子来更新信赖域半径。最后,如果预测下降量和实际下降量之比大于信赖域收缩比例因子,我们就更新当前点。
希望这个代码能够对您有所帮助!
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