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无约束优化算法

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发表于 2023-12-18 16:54 |只看该作者 |倒序浏览
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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:( B* |- }% U& ~, b  H6 ~* ]1 P
clear all
9 K1 G4 r. a2 @& C
) a9 J* Y& p' N; v4 }  q% 如果rosenbrock.m文件不存在,显示提示8 }$ ?+ ?2 b1 s: Y3 s4 c
if exist('rosenbrock.m') == 0                                       % T4 r# l+ G, A1 \& [0 {( t
    disp('没有为方程创建名为rosenbrock.m的函数文件,请建立它');5 N, S3 j  _0 o' r" O1 v7 }* j
end
/ U3 v3 E+ v1 S( F  r2 ~( n
7 c. F' l: ^8 Z8 G8 m" M7 D% 画出 Rosenbrock 函数的图像6 l' ?" n# r2 k/ m5 J' m
[x, y] = meshgrid(-1:0.05:1, -1:0.05:1);! D/ N& n! ~# b: i+ f1 {" W
z = 100 * (y - x.^2).^2 + (1 - x).^2;8 S9 x, E7 P/ w( d/ U- X
surf(x, y, z)$ ?2 L0 z8 v* l+ Z
* ^: u3 m$ s# K% Z7 Z( r
% 经典算法 - 使用 fminunc 函数
5 s1 a% Q! z  i) b1 @[x1, fval1, exitflag1, output1] = fminunc('rosenbrock', [0, 0]);
; X8 S4 U# A/ x% x1 为解( q+ |7 ]7 p5 k
% fval1 为目标函数在 x1 处的值
" V5 ?; z" s/ z) d" q) \% exitflag1 > 0 表示函数已收敛到 x1 处
# h0 X4 p" ]- o1 x& X( u% output1 中的 Iterations 表示迭代次数
- j! S  W# Z9 a+ r/ W% W% output1 中的 Algorithm 表示采用的算法' W, e7 [! f7 ?7 _, s: X  f3 x
% output1 中的 FuncCount 表示函数评价次数% p" ^1 U0 G0 p# A$ e+ ]% n. c

* U/ x! b( D( _; y% 遗传算法 - 使用 ga 函数- V* t4 h9 z" H% p( K$ n% w
% 调整最大允许的代数为1万代,种群规模为200
- D% M( ?- E8 |7 ~options = gaoptimset('Generations', 10000, 'PopulationSize', 200);
+ j$ ?/ w, j5 w# M  Y! o% 设置两个变量,限制 0 <= x1, x2 <= 20 a5 p5 P, h% l* O, |% x
[x2, fval2, exitflag2, output2] = ga(@rosenbrock, 2, [1, 0; 0, 1; -1, 0; 0, -1], [2; 2; 0; 0], [], [], [], [], [], options);
& {8 x" Q3 c; @3 O2 p  S% exitflag2 > 0 表示求解成功, ~. Y) u7 w2 {6 i1 T9 W7 l6 l
( f$ d* d8 c0 R3 z
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:
3 E. e' T9 Y, Y& u# m  a/ M0 P0 j6 ?/ Y. @6 ]
1.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。! j3 _3 i6 |$ ]  l- F& H; b8 h" S" f
2.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。( r  I6 s( ?/ s

% q, z" y  c1 H$ K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。- Z, E9 E8 d5 y$ E
- ]$ `6 I) L- Q
/ x. ~3 L& N% e$ u6 N
实验结果如下:
8 v. H2 n' a# @* {. S VeryCapture_20231218163624.jpg # d& m( D' |- q
4 b" m7 Q" w: R

' @; q! h: s3 B; e% o0 F
8 {' Y& C9 D8 d1 m5 Y* g" z

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