用python实现以下问题:选取一个多元目标函数,分别利用梯度下降法与BB方法进行求解
时间: 2024-03-14 16:48:00 浏览: 55
基于Python的梯度下降法实现
以下是使用梯度下降法和BB方法求解多元目标函数的Python代码示例:
```python
import numpy as np
# 定义多元目标函数
def multi_obj(x):
return (x[0] - 1)**2 + (x[1] - 2.5)**2 + (x[2] + 1)**2
# 梯度下降法
def gradient_descent(f, df, x0, lr, eps):
x = x0
while True:
grad = df(x)
x_new = x - lr * grad
if np.linalg.norm(x_new - x) < eps:
break
x = x_new
return x_new, f(x_new)
# BB方法
def BB_method(f, x0, eps):
x = x0
delta = 1
while delta > eps:
f1 = f(x + delta*np.array([1, 0, 0]))
f2 = f(x - delta*np.array([1, 0, 0]))
f3 = f(x + delta*np.array([0, 1, 0]))
f4 = f(x - delta*np.array([0, 1, 0]))
f5 = f(x + delta*np.array([0, 0, 1]))
f6 = f(x - delta*np.array([0, 0, 1]))
fmin = min(f1, f2, f3, f4, f5, f6)
if fmin == f1:
x = x + delta*np.array([1, 0, 0])
elif fmin == f2:
x = x - delta*np.array([1, 0, 0])
elif fmin == f3:
x = x + delta*np.array([0, 1, 0])
elif fmin == f4:
x = x - delta*np.array([0, 1, 0])
elif fmin == f5:
x = x + delta*np.array([0, 0, 1])
else:
x = x - delta*np.array([0, 0, 1])
delta = delta / 2
return x, f(x)
# 目标函数的梯度
def gradient(x):
return np.array([2*(x[0]-1), 2*(x[1]-2.5), 2*(x[2]+1)])
# 初始点
x0 = np.array([0, 0, 0])
# 学习率
lr = 0.1
# 收敛精度
eps = 0.0001
# 使用梯度下降法求解
x_min, f_min = gradient_descent(multi_obj, gradient, x0, lr, eps)
print("Using gradient descent:")
print("x_min = ", x_min)
print("f_min = ", f_min)
# 使用BB方法求解
x_min, f_min = BB_method(multi_obj, x0, eps)
print("Using BB method:")
print("x_min = ", x_min)
print("f_min = ", f_min)
```
在上述代码中,我们定义了一个三元多元函数multi_obj,并分别使用了梯度下降法和BB方法求解其最小值。梯度下降法的实现函数是gradient_descent,其中f是要求解的函数,df是f的梯度,x0是初始点,lr是学习率,eps是收敛精度。BB方法的实现函数是BB_method,其中f是要求解的函数,x0是初始点,eps是收敛精度。最后输出的结果是x_min和f_min,分别表示函数的最小值和最小值对应的x坐标。
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