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 20:10:53 浏览: 20
fr共轭梯度法+割线法_matlab_梯度法_
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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