function [GD]=convergence(obj,ref_point)%

时间: 2023-12-01 16:03:52 浏览: 31
这是一个函数,用于计算多目标优化算法的收敛性。其输入参数是obj和ref_point,其中obj是一个n行m列的矩阵,表示n个解的目标函数值,m为目标函数的个数;ref_point是一个1行m列的矩阵,表示参考点的目标函数值。 函数输出为GD,表示当前解集到参考点的距离的平均值。 具体实现如下: ```matlab function [GD]=convergence(obj,ref_point) % obj: n*m matrix, n is the number of solutions, and m is the number of objectives % ref_point: 1*m matrix, the reference point for calculating GD [n,m]=size(obj); d=zeros(n,1); for i=1:n for j=1:m d(i)=d(i)+(obj(i,j)-ref_point(j))^2; end d(i)=sqrt(d(i)); end GD=mean(d); end ``` 该函数首先计算每个解到参考点的距离,然后求平均值作为GD的值返回。通过比较GD的大小,可以评估多目标优化算法的收敛性。如果GD值越小,则说明算法收敛得越好。
相关问题

function [GD]=convergence(obj,ref_point)%传入已经归一化的目标值和参考点 [obj_size,~]=size(obj); [ref_size,~]=size(ref_point); distance=zeros(obj_size,ref_size); GD=0; for i=1:obj_size for j=1:ref_size distance(i,j)=(obj(i,1)-ref_point(j,1))^2+(obj(i,2)-ref_point(j,2))^2; distance(i,j)=sqrt(distance(i,j)); end GD=GD+min(distance(i,:)); end GD=GD/obj_size; end

这段代码实现了一种多目标优化算法中的收敛度量指标——广义距离(General Distance,GD)的计算。具体来说,它计算了一组已经归一化的目标值(obj)与一个参考点(ref_point)之间的距离(这里使用欧氏距离),并取每个目标值到最近的参考点的距离的平均值作为GD值。 代码中首先获取了obj和ref_point的大小(行数和列数),然后定义了一个大小为obj_size x ref_size的矩阵distance,并将其所有元素初始化为0。接下来使用两个for循环分别对obj和ref_point中的每个目标值和参考点进行遍历,计算它们之间的欧氏距离,并将计算结果存储到distance矩阵中。最后,对于每个目标值,找到它到所有参考点中距离最近的那个参考点,并将这个最小距离加入GD中。最后,将GD除以目标值的个数得到GD的值,并将其作为函数的返回值。

model.fit(initial_learning_rate=0.01, learning_rate_decay=1.5, convergence_epochs=5, batch_size=32, maximum_epochs=100, learning_rate_minimum=1e-4, training_split=0.8)

这是一个模型训练的函数调用,它使用了一些参数来控制训练过程。让我来解释一下这些参数的作用: - `initial_learning_rate`:初始学习率,用于控制模型参数的更新速度。较大的学习率通常会使模型在初始训练阶段收敛更快,但也可能导致模型在后期训练时发散。 - `learning_rate_decay`:学习率衰减率,用于控制学习率的衰减速度。在每个迭代周期之后,学习率会乘以衰减率以降低其值。这有助于让模型在训练的后期阶段更加稳定。 - `convergence_epochs`:收敛周期数,指定当模型在连续多少个周期内没有显著改善时,训练过程将被提前终止。这有助于防止模型过拟合或者在训练过程中浪费时间。 - `batch_size`:批次大小,指定每次迭代中用于更新模型参数的样本数量。较大的批次大小可以提高训练速度,但也可能导致模型陷入局部最优解。 - `maximum_epochs`:最大训练周期数,用于指定模型的最大训练时长。当达到最大周期数时,训练过程将被终止,无论模型是否已经收敛。 - `learning_rate_minimum`:学习率下限,用于指定学习率的最小值。如果学习率衰减后的值小于该下限,将使用下限值作为实际学习率。 - `training_split`:训练集拆分比例,用于指定将数据集拆分为训练集和验证集的比例。训练集用于模型参数的更新,而验证集用于评估模型的性能。 这些参数的具体取值应根据具体问题和数据集进行调整。

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current_iter=0; % Loop counter while current_iter < max_iter for i=1:size(X,1) % Calculate the fitness of the population current_vulture_X = X(i,:); current_vulture_F=fobj(current_vulture_X,input_train,output_train); % Update the first best two vultures if needed if current_vulture_F<Best_vulture1_F Best_vulture1_F=current_vulture_F; % Update the first best bulture Best_vulture1_X=current_vulture_X; end if current_vulture_F>Best_vulture1_F if current_vulture_F<Best_vulture2_F Best_vulture2_F=current_vulture_F; % Update the second best bulture Best_vulture2_X=current_vulture_X; end end a=unifrnd(-2,2,1,1)*((sin((pi/2)*(current_iter/max_iter))^gamma)+cos((pi/2)*(current_iter/max_iter))-1); P1=(2*rand+1)*(1-(current_iter/max_iter))+a; % Update the location for i=1:size(X,1) current_vulture_X = X(i,:); % pick the current vulture back to the population F=P1*(2*rand()-1); random_vulture_X=random_select(Best_vulture1_X,Best_vulture2_X,alpha,betha); if abs(F) >= 1 % Exploration: current_vulture_X = exploration(current_vulture_X, random_vulture_X, F, p1, upper_bound, lower_bound); elseif abs(F) < 1 % Exploitation: current_vulture_X = exploitation(current_vulture_X, Best_vulture1_X, Best_vulture2_X, random_vulture_X, F, p2, p3, variables_no, upper_bound, lower_bound); end X(i,:) = current_vulture_X; % place the current vulture back into the population end current_iter=current_iter+1; convergence_curve(current_iter)=Best_vulture1_F; X = boundaryCheck(X, lower_bound, upper_bound); % fprintf('In Iteration %d, best estimation of the global optimum is %4.4f \n ', current_iter,Best_vulture1_F ); end end

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.datasets import fetch_openml from sklearn.preprocessing import StandardScaler, OneHotEncoder from sklearn.linear_model import LassoCV from sklearn.model_selection import train_test_split # 加载数据集 abalone = fetch_openml(name='abalone', version=1, as_frame=True) # 获取特征和标签 X = abalone.data y = abalone.target # 对性别特征进行独热编码 gender_encoder = OneHotEncoder(sparse=False) gender_encoded = gender_encoder.fit_transform(X[['Sex']]) # 特征缩放 scaler = StandardScaler() X_scaled = scaler.fit_transform(X.drop('Sex', axis=1)) # 合并编码后的性别特征和其他特征 X_processed = np.hstack((gender_encoded, X_scaled)) # 划分训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X_processed, y, test_size=0.2, random_state=42) # 初始化Lasso回归模型 lasso = LassoCV(alphas=[1e-4], random_state=42) # 随机梯度下降算法迭代次数和损失函数值 n_iterations = 200 losses = [] for iteration in range(n_iterations): # 随机选择一个样本 random_index = np.random.randint(len(X_train)) X_sample = X_train[random_index].reshape(1, -1) y_sample = y_train[random_index].reshape(1, -1) # 计算目标函数值与最优函数值之差 lasso.fit(X_sample, y_sample) loss = np.abs(lasso.coef_ - lasso.coef_).sum() losses.append(loss) # 绘制迭代效率图 plt.plot(range(n_iterations), losses) plt.xlabel('Iteration') plt.ylabel('Difference from Optimal Loss') plt.title('Stochastic Gradient Descent Convergence') plt.show()上述代码报错,请修改

解释:def conjugate_gradient(fun, grad, x0, iterations, tol): """ Minimization of scalar function of one or more variables using the conjugate gradient algorithm. Parameters ---------- fun : function Objective function. grad : function Gradient function of objective function. x0 : numpy.array, size=9 Initial value of the parameters to be estimated. iterations : int Maximum iterations of optimization algorithms. tol : float Tolerance of optimization algorithms. Returns ------- xk : numpy.array, size=9 Parameters wstimated by optimization algorithms. fval : float Objective function value at xk. grad_val : float Gradient value of objective function at xk. grad_log : numpy.array The record of gradient of objective function of each iteration. """ fval = None grad_val = None x_log = [] y_log = [] grad_log = [] x0 = asarray(x0).flatten() # iterations = len(x0) * 200 old_fval = fun(x0) gfk = grad(x0) k = 0 xk = x0 # Sets the initial step guess to dx ~ 1 old_old_fval = old_fval + np.linalg.norm(gfk) / 2 pk = -gfk x_log = np.append(x_log, xk.T) y_log = np.append(y_log, fun(xk)) grad_log = np.append(grad_log, np.linalg.norm(xk - x_log[-1:])) gnorm = np.amax(np.abs(gfk)) sigma_3 = 0.01 while (gnorm > tol) and (k < iterations): deltak = np.dot(gfk, gfk) cached_step = [None] def polak_ribiere_powell_step(alpha, gfkp1=None): xkp1 = xk + alpha * pk if gfkp1 is None: gfkp1 = grad(xkp1) yk = gfkp1 - gfk beta_k = max(0, np.dot(yk, gfkp1) / deltak) pkp1 = -gfkp1 + beta_k * pk gnorm = np.amax(np.abs(gfkp1)) return (alpha, xkp1, pkp1, gfkp1, gnorm) def descent_condition(alpha, xkp1, fp1, gfkp1): # Polak-Ribiere+ needs an explicit check of a sufficient # descent condition, which is not guaranteed by strong Wolfe. # # See Gilbert & Nocedal, "Global convergence properties of # conjugate gradient methods for optimization", # SIAM J. Optimization 2, 21 (1992). cached_step[:] = polak_ribiere_powell_step(alpha, gfkp1) alpha, xk, pk, gfk, gnorm = cached_step # Accept step if it leads to convergence. if gnorm <= tol: return True # Accept step if sufficient descent condition applies. return np.dot(pk, gfk) <= -sigma_3 * np.dot(gfk, gfk) try: alpha_k, fc, gc, old_fval, old_old_fval, gfkp1 = \ _line_search_wolfe12(fun, grad, xk, pk, gfk, old_fval, old_old_fval, c2=0.4, amin=1e-100, amax=1e100, extra_condition=descent_condition) except _LineSearchError: break # Reuse already computed results if possible if alpha_k == cached_step[0]: alpha_k, xk, pk, gfk, gnorm = cached_step else: alpha_k, xk, pk, gfk, gnorm = polak_ribiere_powell_step(alpha_k, gfkp1) k += 1 grad_log = np.append(grad_log, np.linalg.norm(xk - x_log[-1:])) x_log = np.append(x_log, xk.T) y_log = np.append(y_log, fun(xk)) fval = old_fval grad_val = grad_log[-1] return xk, fval, grad_val, x_log, y_log, grad_log

We can now use a method to plot the loss surface of the network by projecting the parameter updates into two dimensions. You can find more information on that here. But you can just use the provided code. The contour plot will show how the loss will change if you would follow the two main directions of the past parameter updates. Think about the challenges and the optimization process of this landscape. What could impede the convergence of the net? # project states onto the main directions of the gradient updates using n samples over all steps starting from sample x # the directions are calculated using the last sample as a reference directions, state_ids, loss_coordinates = get_state_directions(states, n_states=10, start_from=0, reference_id=-1) # compute the losses over the main directions of the gradient updates x, y, Z, _ = get_loss_grid(net, data_loader, loss_fn, directions=directions, resolution=(20, 20), scale=loss_coordinates.abs().max().item()) # plot the landscape as a contour plot fig = plot_contour(np.copy(x), np.copy(y), np.copy(Z), scale=True) fig.add_traces(go.Scatter(x=np.copy(loss_coordinates[0].cpu().numpy()), y=np.copy(loss_coordinates[1].cpu().numpy()))) print('loss samples:', np.array(losses)[state_ids]) conf_pltly() init_notebook_mode(connected=False) iplot(fig) --------------------------------------------------------------------------- RuntimeError Traceback (most recent call last) <ipython-input-62-26d05ea2d790> in <cell line: 3>() 1 # project states onto the main directions of the gradient updates using n samples over all steps starting from sample x 2 # the directions are calculated using the last sample as a reference ----> 3 directions, state_ids, loss_coordinates = get_state_directions(states, n_states=10, start_from=0, reference_id=-1) 4 5 # compute the losses over the main directions of the gradient updates <ipython-input-60-6cc4aad7dcda> in get_state_directions(states, n_states, start_from, reference_id) 15 params.append(param.view(-1)) 16 ---> 17 params = torch.stack(params, dim=0) 18 reference = params[-1] 19 RuntimeError: stack expects each tensor to be equal size, but got [200704] at entry 0 and [256] at entry 1这个错误怎么改

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