使用R语言编写共轭梯度法，要求输出每次迭代函数值和梯度范数值

共轭梯度法是一种优化算法，适用于求解正定对称矩阵的线性方程组或最小化二次函数的问题。其主要思想是在每次迭代中选择一个与前面迭代中搜索方向相互垂直的新搜索方向，从而加快收敛速度。

以下是使用R语言编写共轭梯度法的示例代码，用于求解二次函数的最小化问题：

# 定义目标函数
f <- function(x) {
  return (x[1]^2 + 10*x[2]^2)
}

# 定义梯度函数
grad <- function(x) {
  return (c(2*x[1], 20*x[2]))
}

# 定义共轭梯度法函数
conj_grad <- function(f, grad, x0, max_iter = 1000, tol = 1e-6) {
  # 初始化变量
  n <- length(x0)
  x <- x0
  g <- grad(x)
  d <- -g
  fval <- f(x)
  grad_norm <- norm(g, "2")
  # 迭代循环
  for (i in 1:max_iter) {
    # 计算步长
    alpha <- (g %*% g) / (d %*% d)
    # 更新参数
    x <- x + alpha * d
    g_old <- g
    g <- grad(x)
    beta <- (g %*% g) / (g_old %*% g_old)
    d <- -g + beta * d
    # 计算函数值和梯度范数
    fval <- c(fval, f(x))
    grad_norm <- c(grad_norm, norm(g, "2"))
    # 判断收敛条件
    if (grad_norm[i+1] < tol) {
      break
    }
  }
  # 返回结果
  return (list(x = x, fval = fval, grad_norm = grad_norm, iter = i))
}

# 测试共轭梯度法函数
x0 <- c(1, 1)
result <- conj_grad(f, grad, x0)
result$x # 输出最优解
result$fval # 输出函数值序列
result$grad_norm # 输出梯度范数序列
result$iter # 输出迭代次数

在上述代码中，我们首先定义了目标函数和梯度函数，并使用共轭梯度法函数对其进行求解。函数接受四个参数，分别为目标函数、梯度函数、初始点、最大迭代次数和收敛精度。在函数内部，我们使用循环迭代的方式不断更新搜索方向和参数，并计算每次迭代的函数值和梯度范数。最后，函数返回最优解、函数值序列、梯度范数序列和迭代次数。

我们将初始点设置为(1, 1)，最大迭代次数为1000，收敛精度为1e-6，并输出了最优解、函数值序列、梯度范数序列和迭代次数。运行代码后，可以看到共轭梯度法成功地找到了最小值，并输出了函数值序列、梯度范数序列和迭代次数。