使用R语言编写共轭梯度法法,要求不使用norm()函数,输出每次迭代函数值和梯度范数值
时间: 2024-05-01 13:16:16 浏览: 102
共轭梯度法是一种高效的优化算法,用于求解线性方程组和最小二乘问题。它是迭代法的一种,每次迭代都会更新一个共轭方向,以加速收敛。下面是使用R语言编写共轭梯度法的示例代码:
```R
# 定义共轭梯度法函数
cg <- function(A, b, x0, max_iter=100, tol=1e-6) {
# A: 系数矩阵
# b: 右侧向量
# x0: 初始解向量
# max_iter: 最大迭代次数
# tol: 收敛阈值(梯度范数的最小值)
# 初始化
x <- x0
r <- b - A %*% x
p <- r
rsold <- t(r) %*% r
# 迭代
for (i in 1:max_iter) {
Ap <- A %*% p
alpha <- rsold / (t(p) %*% Ap)
x <- x + alpha * p
r <- r - alpha * Ap
rsnew <- t(r) %*% r
if (sqrt(rsnew) < tol) {
break
}
p <- r + (rsnew / rsold) * p
rsold <- rsnew
# 输出每次迭代函数值和梯度范数值
fx <- t(x) %*% A %*% x - t(b) %*% x
gx <- sqrt(t(r) %*% r)
cat(sprintf("iter=%d, f(x)=%.6f, g(x)=%.6f\n", i, fx, gx))
}
# 返回解向量
return(x)
}
# 测试
A <- matrix(c(4, 1, 1, 3), nrow=2)
b <- c(1, 2)
x0 <- c(0, 0)
cg(A, b, x0)
```
在上面的代码中,我们定义了一个名为`cg`的函数,它接受一个系数矩阵`A`、一个右侧向量`b`、一个初始解向量`x0`,以及一些可选参数(最大迭代次数和收敛阈值)。然后,在函数内部,我们使用共轭梯度法迭代求解线性方程组,并输出每次迭代的函数值和梯度范数值。
最后,我们使用一个简单的测试例子来测试我们的代码。我们定义了一个2x2的系数矩阵`A`和一个长度为2的右侧向量`b`,并将初始解向量`x0`设为0。然后,我们调用`cg`函数来求解线性方程组,并输出最终的解向量。
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