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标题: 无约束优化算法 [打印本页]

作者: 2744557306    时间: 2023-12-18 16:54
标题: 无约束优化算法
这段 MATLAB 代码演示了对 Rosenbrock 函数进行无约束优化的经典算法(fminunc)和遗传算法(ga)的比较。以下是对代码的注释和解释:
2 H3 A5 H$ O& G5 H# m3 z; Mclear all- a( m1 ?$ d/ f7 [' [  z8 S

" O: M) i8 @8 e& X- [8 _; A* {2 S% 如果rosenbrock.m文件不存在,显示提示
! Q' y; E. y& Y  o0 Tif exist('rosenbrock.m') == 0                                       
: ?. T7 K* {$ P6 i* f  ]# R0 y    disp('没有为方程创建名为rosenbrock.m的函数文件,请建立它');
/ A% q) i: u% u) m/ @* \end % h- I6 x* G6 X) U
* i! ?" _* B$ k
% 画出 Rosenbrock 函数的图像( l. @  Q" ?( n/ T% O/ {: H
[x, y] = meshgrid(-1:0.05:1, -1:0.05:1);. g6 z9 S, p8 c& S: {
z = 100 * (y - x.^2).^2 + (1 - x).^2;% g( \& a6 v8 `5 W
surf(x, y, z)
/ Z* \3 Z2 q, r% y3 e0 X" W+ k. ]1 J4 X4 ~# o/ n: [* m' e/ C: |2 V
% 经典算法 - 使用 fminunc 函数
, c' n+ @5 ]2 O2 j- y[x1, fval1, exitflag1, output1] = fminunc('rosenbrock', [0, 0]);$ o8 j- z) A& f) _; J% }) O; y, O
% x1 为解
" N0 Y1 g6 B& P$ d  V% fval1 为目标函数在 x1 处的值
2 d4 r/ X& d0 d7 ]# Z, J7 N" P% exitflag1 > 0 表示函数已收敛到 x1 处  p# J% U4 ~) b) }( N
% output1 中的 Iterations 表示迭代次数9 m. d' C8 \, h' z* c. b1 {. A
% output1 中的 Algorithm 表示采用的算法: b9 @7 q$ A+ J, W, ?
% output1 中的 FuncCount 表示函数评价次数" H* [! F$ [7 F( i% }- {9 s! J, A
& X% a$ k  e# Z! A  {4 c$ O- Z
% 遗传算法 - 使用 ga 函数
1 E" u% g" c% e+ T! V% 调整最大允许的代数为1万代,种群规模为200& I- b, f6 Y3 Z. o0 t
options = gaoptimset('Generations', 10000, 'PopulationSize', 200);. Y1 o) b5 b% J% @- L1 M" X$ f
% 设置两个变量,限制 0 <= x1, x2 <= 21 n3 \5 p$ E% |0 `, i% [
[x2, fval2, exitflag2, output2] = ga(@rosenbrock, 2, [1, 0; 0, 1; -1, 0; 0, -1], [2; 2; 0; 0], [], [], [], [], [], options);' \% [/ q3 P3 r6 d
% exitflag2 > 0 表示求解成功+ c) W& h2 _  @! `3 G$ Y
! S9 g8 L  T- X5 l# Y
此代码中,Rosenbrock 函数的图像被绘制,并使用两种不同的优化算法进行最小化:
7 S% p0 |6 K: z7 O/ {' l: m7 B* n! R; ~
+ p3 H6 @+ H# x8 W1.经典算法(fminunc):使用 fminunc 函数进行优化,该函数是 MATLAB 中进行无约束优化的经典算法之一。
1 Y, S( {% L2 }  K/ M' t4 W8 k2.遗传算法(ga):使用 ga 函数进行优化,该函数实现了遗传算法,用于寻找参数的最优解。
9 m4 Q7 ~% U; M* j
1 i, b& Z5 [! L6 P# ?! `7 S在遗传算法中,通过 gaoptimset 函数设置了一些参数,如最大允许的代数和种群规模。 @rosenbrock 表示优化的目标是 Rosenbrock 函数。最后,结果和统计信息被存储在不同的变量中,可以通过这些变量来获取优化结果和算法的性能信息。8 `" X5 P1 [7 S5 v( s. u  \7 u1 X% Y
" \. S0 c% P9 e5 m" C; d8 o
- H$ L; X5 c: D1 f* u
实验结果如下:
: F( ]% ^9 v! y- B1 H. u! M# X VeryCapture_20231218163624.jpg
( \' J, x# `4 m) H1 ]2 r( w8 v9 Y( G0 b1 C' t! I6 K
: S# w; L  o( a
% x9 g6 Y5 P* }2 M5 _1 O  E6 H

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