python 优化算法

时间: 2024-01-18 10:18:24 浏览: 80
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python中的优化

以下是几种常见的Python优化算法的示例: 1. 梯度下降法(Gradient Descent) ```python def gradient_descent(f, df, x0, learning_rate, num_iterations): x = x0 for i in range(num_iterations): gradient = df(x) x -= learning_rate * gradient return x # 示例:求解函数 f(x) = x^2 的最小值 f = lambda x: x**2 df = lambda x: 2*x x0 = 1.0 learning_rate = 0.1 num_iterations = 100 result = gradient_descent(f, df, x0, learning_rate, num_iterations) print("最小值:", result) ``` 2. 共轭梯度法(Conjugate Gradient) ``` import numpy as np def conjugate_gradient(A, b, x0, num_iterations): x = x0 r = b - np.dot(A, x) p = r for i in range(num_iterations): Ap = np.dot(A, p) alpha = np.dot(r, r) / np.dot(p, Ap) x += alpha * p r_new = r - alpha * Ap beta = np.dot(r_new, r_new) / np.dot(r, r) p = r_new + beta * p r = r_new return x # 示例:求解线性方程组 Ax = b A = np.array([[3, 2], [2, 6]]) b = np.array([2, -8]) x0 = np.array([0, 0]) num_iterations = 10 result = conjugate_gradient(A, b, x0, num_iterations) print("解:", result) ``` 3. 遗传算法(Genetic Algorithm) ```python import random def genetic_algorithm(fitness_func, num_generations, population_size, mutation_rate): population = [random.randint(0, 1) for _ in range(population_size)] for _ in range(num_generations): fitness_scores = [fitness_func(individual) for individual in population] new_population = [] for _ in range(population_size): parent1, parent2 = random.choices(population, weights=fitness_scores, k=2) child = crossover(parent1, parent2) child = mutate(child, mutation_rate) new_population.append(child) population = new_population best_individual = max(population, key=fitness_func) return best_individual # 示例:求解二进制字符串中1的个数最大的个体 def fitness_func(individual): return sum(individual) def crossover(parent1, parent2): crossover_point = random.randint(1, len(parent1) - 1) child = parent1[:crossover_point] + parent2[crossover_point:] return child def mutate(individual, mutation_rate): mutated_individual = [] for gene in individual: if random.random() < mutation_rate: mutated_individual.append(1 - gene) else: mutated_individual.append(gene) return mutated_individual num_generations = 100 population_size = 100 mutation_rate = 0.01 result = genetic_algorithm(fitness_func, num_generations, population_size, mutation_rate) print("最优个体:", result) ```
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