精通MATLAB最優化計算 進退法

2022-10-17 18:03:21 字數 1695 閱讀 3057

進退法1. 演算法原理

進退法是用來確定搜尋區間(包含極小值點的區間)的演算法,其理論依據是:為單谷函式(只有乙個極值點),且為其極小值點的乙個搜尋區間,對於任意,如果,則為極小值的搜尋區間,如果,則為極小值的搜尋區間。

因此,在給定初始點,及初始搜尋步長的情況下,首先以初始步長向前搜尋一步,計算。

(1) 如果

則可知搜尋區間為,其中待求,為確定,後退一步計算,為縮小係數,且,直接找到合適的,使得,從而確定搜尋區間。

(2) 如果

則可知搜尋區間為,其中待求,為確定,前進一步計算,為放大係數,且,知道找到合適的,使得,從而確定搜尋區間。

2. 演算法步驟

用進退法求一維無約束問題的搜尋區間(包含極小值點的區間)的基本演算法步驟如下:

(1) 給定初始點,初始步長,令,,;

(2) 令,置;

(3) 若,則轉步驟(4),否則轉步驟(5);

(4) 令,,,令,轉步驟(2);

(5) 若,則轉步驟(6)否則轉步驟(7);

(6) 令,,,轉步驟(2);

(7) 令,停止計算,極小值點包含於區間

3. 演算法的matlab實現

在matlab中程式設計實現的進退函式為:

功能:用進退法求解一維函式的極值區間。

呼叫格式:

其中,:目標函式;

:初始點;

:初始步長;

:精度;

:目標函式取包含極值的區間左端點;

:目標函式取包含極值的區間又端點。

進退法的matlab程式**如下:

function [minx,maxx]=minjt(f,x0,h0,eps)

%目標函式:f;

%初始點:x0;

%初始步長:h0;

%精度:eps;

%目標函式取包含極值的區間左端點:minx;

%目標函式取包含極值的區間又端點:maxx;

format long;

if nargin==3;eps=1.0e-6;end

x1=x0;k=0;h=h0;

while 1

x4=x1+h; %試探步

k=k+1;

f4=subs(f,findsym(f),x4);

f1=subs(f,findsym(f),x1);

if f4 x2=x1;

x1=x4;

f2=f1;

f1=f4;

h=2*h; %加大步長

else

if k==1

h=-h; %反向搜尋

x2=x4;

f2=f4;

else

x3=x2;

x2=x1;

x1=x4;

break;

end end

endminx=min(x1,x3);

maxx=x1+x3-minx;

format short;

例:取初始點為0,步長為0.1,用進退法求函式的極值區間。

解:在matlab命令視窗中輸入:

syms t;

f=t^4-t^2-2*t+5;

[x1,x2]=minjt(f,0,0.1)

所得結果為:

x1 =

0.3000

x2 =

1.5000

由上面的結果可知的極值點在區間內。

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