请使用c++语言,按照以下要求编写完整的c++代码:使用共轭梯度法,求目标函数Q(x)=60-10x1-4x2+x1^2+x2^2的最小值,已知起点x0=[0 0]^T

时间: 2024-10-16 08:10:53 浏览: 47
在C++中,我们可以使用共轭梯度法(CG)来解决非线性优化问题。这里是一个简单的例子,我们将使用LAPACK库提供的CG函数。注意,这个例子假设你已经安装了包含`clapack`的BLAS库,如ECLIPSE或Intel Math Kernel Library (MKL)。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include "lapack.h" // 假设我们已经有了lapack库 using namespace std; // 定义目标函数Q(x) double function(double x[]) { double x1 = x[0]; double x2 = x[1]; return 60 - 10 * x1 - 4 * x2 + x1 * x1 + x2 * x2; } // 目标函数的一阶导数 void gradient(double x[], double g[]) { g[0] = -10 - 2 * x[0]; // dQ/dx1 g[1] = -4 - 2 * x[1]; // dQ/dx2 } // 共轭梯度法函数 int conjugate_gradient(double A[][2], double b[], double x[], int max_iter, double tolerance) { int n = sizeof(A[0]) / sizeof(A[0][0]); double r[n], p[n], alpha, beta; int iter = 0; // 初始化 for (int i = 0; i < n; ++i) r[i] = b[i] - A[i][0] * x[0] - A[i][1] * x[1]; while (iter < max_iter && norm(r) > tolerance) { // 搜索最小残差向量 alpha = dot_product(r, r) / dot_product(p, A * p); for (int i = 0; i < n; ++i) x[i] -= alpha * p[i]; // 更新搜索方向 r = r + alpha * A * p; beta = dot_product(r, r) / dot_product(r, p); // 更新搜索方向 for (int i = 0; i < n; ++i) p[i] = r[i] + beta * p[i]; ++iter; } cout << "Minimum found after " << iter << " iterations.\n"; return iter; } int main() { double A[2][2] = {{1, 0}, {0, 1}}; double b[2] = {0, 0}; double x0[2] = {0, 0}; // 起点 double x[2]; // 变量 double tolerance = 1e-6; int iterations = conjugate_gradient(A, b, x, 100, tolerance); cout << "Solution: [x1, x2]^T = [" << x[0] << ", " << x[1] << "]\n"; return 0; } ``` 在这个代码中,我们首先定义了目标函数Q(x),它的一阶导数,以及共轭梯度算法。在`main()`函数里,我们设置了一个2x2的单位矩阵A,因为对于给定的目标函数,Hessian矩阵就是单位矩阵。然后调用`conjugate_gradient`函数开始迭代求解。 请注意,这只是一个基本示例,实际应用中可能需要处理更复杂的数学运算和边界条件检查。同时,如果你没有预先安装支持的BLAS库,你需要先链接相应的库文件才能编译运行。
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