5_unconstrained optimization(two)
数学中的robust optimization
数学中的robust optimization
鲁棒优化(robust optimization)是一种数学优化方法,旨在处
理在不确定条件下的优化问题。
它主要关注的是如何在给定的不确定性条件下找到最佳解,使其在不确定参数变化时尽可能稳健。
在传统的优化问题中,问题的参数一般是确定的,问题可以完全定义并解决。
然而,在现实世界中,很多问题的参数是不确定的,可能受到一些随机变化、测量误差或者模型假设的影响。
鲁棒优化就是为了解决这种不确定性问题而发展起来的。
鲁棒优化的目标是寻找一个最优解,使得在所有可能的不确定情况下都能够保持一定的性能水平。
它考虑的是在最坏情况下的最优性能,而不是在特定情况下的最优性能。
鲁棒优化方法通常基于一个确定性优化问题,通过引入不确定性集合来描述不确定性条件。
这个不确定性集合可以是参数的范围、概率分布或者其他形式的不确定性模型。
然后,在确定性优化问题的约束条件中引入这个不确定性集合,从而将不确定性考虑进优化问题中。
鲁棒优化方法可以帮助我们在不确定条件下做出更可靠的决策,并降低由于参数变化而导致的风险。
它在许多领域中都有广泛的应用,例如供应链管理、金融风险管理、交通规划等。
课程名称最优化方法(双语)
课程名称:最优化方法(双语)课程编码:7121101课程学分:3学分课程学时:48学时适用专业:信息与计算科学《最优化方法》(双语)Optimization Method (Bilingual)教学大纲1.课程性质与任务(1)本课程是信息与计算科学专业学生的专业选修课。
最优化方法是从众多可能方案中选择出最佳者,从而达到最优目标的科学。
作为一门新兴的应用数学分支,最优化方法在近二、三十年来随着计算机的应用而迅猛发展,已经应用于国民经济各个部门和科学技术的各个领域中。
(2)通过本课程的学习,使学生掌握数学规划,主要指线性规划、整数规划、运输问题、目标规划、非线性规划的基本理论和方法,为在该领域的深入学习和研究打下良好的基础。
培养学生分析和解决实际问题的能力,使学生通过最优化方法的学习,能够将实际问题抽象为数学的问题,分析和解释最优结果,并将结果应用到实际中去。
2.课程教学基本内容及要求本课程主要介绍线性规划、整数规划、运输问题、目标规划、非线性规划的基本理论和方法。
通过对最优化方法的教学活动,对学生的要求按了解、理解、掌握三个层面给出,具体要求如下:(1)引言掌握最优化模型及分类。
掌握凸集和凸函数、凸规划的基本概念,理解其性质。
(2)线性规划的基本性质掌握线性规划的标准型,掌握图解法。
(3)单纯形方法掌握单纯形方法的原理、单纯形表、两阶段法和大M法。
了解退化情形和修正单纯形方法。
(4)对偶原理及灵敏度分析理解线性规划的对偶理论,掌握对偶单纯形算法。
(5)运输问题掌握运输问题的数学模型、掌握表上作业法。
(6)整数规划掌握典型整数规划的数学模型,掌握割平面法、分枝定界法,了解0-1规划的隐数法。
(7)无约束问题掌握一维搜索的概念,掌握非线性规划的模型建立,以及凸集、凸函数,最优性条件等基本概念,掌握最速下降法、牛顿法。
理解直接搜索法,可行方向法等最优化方法。
(8)有约束问题掌握非线性规划的模型建立,以及最优性条件等基本概念。
双重机器学习代码
双重机器学习代码
双重机器学习方法相对于传统的倾向匹配、双重差分、断点回归等因果推断方法,有非常多的优点,包括但不限于适用于高维数据(传统的计量方法在解释变量很多的情况下不便使用),目不需要预设协变量的函数形式(可能协变量与Y是非线性关系)。
2018年有学者将双重机器学习方法应用在了平均处理效应、局部处理效应和部分线性IV模型等中。
他们通过三个案例,包括失业保险对失业持续时间的影响、401(k)养老金参与资格对于净金融资产的影响、制度对经济增长的长期影响,拓展了双重机器学习在政策评估中的应用场景。
双重机器学习假设所有混淆变量都可以被观测,其正则化过程能够达到高维变量选择的目的,与Frisch-Waugh-Lovell定理相似,模型通过正交化解决正则化带来的偏差。
除了上面所描述的,还有一些问题待解决,比如在ML模型下存在偏差和估计有效性的问题,这个时候可以通过Sample Splitting和Cross Fitting的方式来解决,具体做法是我们把数据分成一个训练集和估计集,在讥练集上我们分别使用机器学习来拟合影响,在估计集上我们根据拟合得到的函数来做残差的估计,通过这种方法,可以对偏差进行修正。
在偏差修正的基础上,我们可以对整个估计方法去构造一个moment condition,得到置信区间的推断,从而得到一个有良好统计的估计。
2023年mathorcup高校数学建模a题qubo模型
2023年mathorcup高校数学建模a题qubo模型随着信息技术的迅猛发展,数学建模在实际问题求解中发挥着越来越重要的作用。
QUBO模型(Quadratic Unconstrained Binary Optimization Model)是其中的重要方法之一。
本文将以2023年MathorCup高校数学建模题目A题的QUBO模型为例,探讨其应用及解决方法。
一、问题描述题目要求我们研究某食品生产企业在物流中的仓储与配送问题,包括集货点的选址、配送路径的确定等。
在该企业的业务流程中,我们需要考虑以下几个因素:食品的运输成本、食品的保鲜要求以及客户的需求量和配送时间窗口。
二、QUBO模型建立为了方便建模,我们将问题转化为图论问题。
首先,我们将各个仓库与配送点以及客户所在地视为节点,用图的方式表示;然后,我们将节点之间的路径视为边,根据题目的要求,我们需要确定哪些边选择以及选择的顺序。
在QUBO模型中,我们需要定义目标函数和约束条件来完成图的建立和优化求解。
目标函数表示为总运输成本的最小化,即:minimize ∑(w_ij * x_ij)其中,w_ij表示从节点i到节点j的运输成本,x_ij表示边(i, j)是否出现。
约束条件包括:1. 每个配送点的配送路径仅能从一个仓库出发,并回到同一仓库;2. 所有客户需求量满足,并且在规定的时间窗口内完成配送。
具体求解的过程中,我们可以利用模拟退火算法、遗传算法等优化方法,通过对目标函数和约束条件的编码与矩阵变换,转化为QUBO 模型的求解问题。
三、实际案例:某食品生产企业的配送优化为了验证QUBO模型的可行性,我们以某食品生产企业的配送优化为实际案例进行分析。
首先,我们通过调研和数据分析,得到了各个配送点之间的运输成本和配送时间窗口。
然后,我们根据模型建立起相应的图,并给出各个节点之间的运输成本、起始时间和终止时间。
接下来,我们将问题转化为QUBO模型的形式,构建目标函数与约束条件矩阵。
qubo求解算法
qubo求解算法qubo求解算法是一种基于QUBO(Quadratic Unconstrained Binary Optimization)模型的求解方法。
QUBO模型是一种数学模型,用于解决二次无约束二进制优化问题。
qubo求解算法的主要目的是寻找一个二进制向量,使得目标函数取得最小值。
QUBO模型的数学表达如下:minimize f(x) = ∑i=1 to N ∑j=1 to N Qi,j xi xj + ∑i=1 to N hi xisubject to xi ∈ {0, 1} for i = 1 to N其中,N是二进制变量的数量,Qi,j和hi是常数,xi是第i个二进制变量。
qubo求解算法的基本原理是将QUBO模型转化为一个量子计算机可以处理的问题。
量子计算机使用量子比特(qubit)来表示二进制变量,利用量子力学中的叠加态和纠缠态来进行计算。
通过将QUBO模型转化为一个量子电路,可以利用量子计算机的并行计算能力来求解优化问题。
qubo求解算法的具体步骤如下:1. 定义目标函数:根据实际问题,将目标函数转化为QUBO模型。
2. 编码二进制变量:将目标函数中的变量映射为量子比特,并定义量子比特之间的相互作用关系。
3. 构建量子电路:根据QUBO模型,设计量子电路的结构和逻辑门操作。
4. 量子计算:通过在量子计算机上运行量子电路,得到量子比特的测量结果。
5. 解码结果:将量子比特的测量结果转化为二进制向量,得到优化问题的解。
qubo求解算法的优势在于其并行计算能力和高效的求解速度。
相比传统的优化算法,qubo求解算法可以在很短的时间内找到一个近似最优解。
此外,qubo求解算法还可以应用于各种领域的优化问题,如物流优化、机器学习、图像识别等。
然而,qubo求解算法也存在一些挑战和限制。
首先,qubo求解算法依赖于量子计算机的可行性和性能。
目前,量子计算机的发展仍处于初级阶段,其可靠性和稳定性有限,限制了qubo求解算法的应用范围。
(完整版)机械优化设计习题参考答案孙靖民第四版机械优化设计
2.黄金分割法(0.618法)
原理:提高搜索效率:1)每次只插一个值,利用一个前次的插值;2)每次的缩短率λ相同。左右对称。
程序:p52
(四)插值方法
1.抛物线法
原理:任意插3点:
算得: ; ;
要求:
设函数 用经过3点的抛物线 代替,有
解线代数方程
解得:
程序框图p57
网格法 ,缩小区间,继续搜索。
Monte Carlo方法 , ,随机数。
比较各次得到的 得解
遗传算法(专题)
(二)区间消去法(凸函数)
1.搜索区间的确定:高—低--高( )则区间内有极值。
2.区间消去法原理:在区间[a, b]内插两个点a1, b1保留有极值点区间,消去多余区间。
缩短率:
(三)0.618法
可行方向—约束允许的、函数减小的方向。(图)约束边界的切线与函数等高线的切线方向形成的区域。
数学模型
用内点法或混合法,取 ,
直接方法
(一)随机方向法
1.在可行域产生一个初始点 ,因 (约束),则
--(0,1)的随机数。
2.找k个随机方向,每个方向有n个方向余弦,要产生kn个随机数 , , ,随机方向的单位向量为
3.取一试验步长 ,计算每个方向的最优点
4.找出可行域中的最好点 得搜索方向 。以 为起点, 为搜索方向得 。最优点必须在可行域内或边界上,为此要逐步增加步长。
得
穷举下去得递推公式
3.算例
p73
4.框图p72
5.特点
作业:1. 2.
(六)变尺度法
1.引言
坐标变换
二次函数
令 为尺度变换矩阵
多目标优化python代码
多目标优化python代码多目标优化(multi-objective optimization)是一个在优化问题中存在多个目标函数的情况下,同时优化多个目标的方法。
在Python中,我们可以利用各种优化算法和工具来实现多目标优化。
多目标优化在实际问题中非常常见,例如在供应链管理中,我们可能需要同时考虑成本最小化和服务水平最大化;在工程设计中,我们可能需要同时优化性能和可靠性等。
传统的单目标优化方法往往只能找到单个最优解,无法同时考虑多个目标。
而多目标优化则能够为决策者提供一系列不同的解决方案,形成一个解集(Pareto set),其中每个解都是在某种意义上是最优的。
在Python中,有几个常用的库和工具可以用于多目标优化。
下面将介绍其中的几个。
1. PyGMO:PyGMO是一个基于Python的开源优化库,它提供了多种多目标优化算法,如NSGA-II、MOEA/D等。
PyGMO的优势在于其丰富的算法库和灵活的接口,可以方便地在多种问题上进行实验。
2. DEAP:DEAP也是一个Python的开源优化库,它提供了多种遗传算法和进化策略的实现。
DEAP的特点是简单易用,适合初学者使用。
3. Platypus:Platypus是一个Python的多目标优化库,它提供了多种多目标优化算法的实现,如NSGA-II、SPEA2等。
Platypus的特点是速度快、易用性好,适合处理中小规模问题。
4. Scipy.optimize:Scipy是一个Python的科学计算库,其中的optimize模块提供了一些基本的优化算法,如COBYLA、SLSQP等。
虽然Scipy.optimize主要用于单目标优化,但也可以通过一些技巧来实现多目标优化。
在使用这些工具进行多目标优化时,我们需要定义适应度函数(fitness function),也就是衡量解决方案好坏的指标。
对于多目标优化问题,适应度函数通常是一个向量,其中每个维度对应一个目标函数。
最速下降法与牛顿法及其区别
最速下降法与牛顿法及其区别摘要:无约束优化方法是优化技术中极为重要和基本内容之一。
它不仅可以直接用来求解无约束优化问题,而且很多约束优化问题也常将其转化为无约束优化问题,然后用无约束优化方法来求解。
最速下降法和牛顿法是比较常见的求解无约束问题的最优化方法,这两种算法作为基本算法,在最优化方法中占有重要的地位。
其中最速下降法又称梯度法,其优点是工作量少,存储变量较少,初始点要求不高;缺点是收敛慢,效率低。
牛顿法的优点是收敛速度快;缺点是对初始点要求严格,方向构造困难,计算复杂且占用内存较大。
同时,这两种算法的理论和方法渗透到许多方面,特别是在军事、经济、管理、生产过程自动化、工程设计和产品优化设计等方面都有着重要的应用。
因此,研究最速下降法和牛顿法的原理及其算法对我们有着及其重要的意义。
关键字:无约束优化最速下降法牛顿法Abstract: unconstrained optimization method is to optimize the technology is extremely important and basic content of. It not only can be directly used to solve unconstrained optimization problems, and a lot of constrained optimization problems are often transformed into unconstrained optimization problem, and then use the unconstrained optimization methods to solve. The steepest descent method and Newton-Raphson method is relatively common in the unconstrained problem optimization method, these two kinds of algorithm as the basic algorithm, the optimization method plays an important role in. One of the steepest descent method also known as gradient method, its advantages are less workload, storage variable is less, the initial requirements is not high; drawback is the slow convergence, low efficiency. Newtonian method has the advantages of fast convergence speed; drawback is the initial point of strict construction difficulties, directions, complicated calculation and larger memory. At the same time, these two kinds of algorithm theory and methods into many aspects, especially in the military, economic, management, production process automation, engineering design and product optimization design has important applications. Therefore, to study the steepest descent method and Newton-Raphson method principle and algorithm for us with its important significance.Keywords: unconstrained optimization steepest descent method一、算法的基本原理1.1 最速下降法的基本原理在基本迭代公式k k k k P t X X +=+1中,每次迭代搜索方向k P 取为目标函数)(X f 的负梯度方向,即)(k k X f P -∇=,而每次迭代的步长k t 取为最优步长,由此确定的算法称为最速下降法。
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array 数组arrow operator 箭头操作符assert(ion) 断⾔assign 赋值assignment 赋值、分配assignment operator 赋值操作符associated 相关的、相关联的asynchronous 异步的attribute 特性、属性authentication service 验证服务authorization 授权Bbackground 背景、后台(进程)backup 备份backup device备份设备backup file 备份⽂件backward compatible 向后兼容、向下兼容base class 基类base type 基类型batch 批处理BCL (base class library)基类库Bin Packing 装箱问题binary ⼆进制binding 绑定bit 位bitmap 位图block 块、区块、语句块boolean 布林值(真假值,true或false) border 边框bounds checking 边界检查boxing 装箱、装箱转换brace (curly brace) ⼤括号、花括号bracket (square brakcet) 中括号、⽅括号breakpoint 断点browser applications 浏览器应⽤(程序)browser-accessible application 可经由浏览器访问的应⽤程序bug 缺陷错误build 编连(专指编译和连接)built-in 内建、内置bus 总线business 业务、商务(看场合)business Logic 业务逻辑business rules 业务规则buttons 按钮by/through 通过byte 位元组(由8 bits组成)Ccache ⾼速缓存calendar ⽇历Calendrical Calculations ⽇期call 调⽤call operator 调⽤操作符callback 回调candidate key 候选键 (for database)cascading delete 级联删除 (for database)cascading update 级联更新 (for database)casting 转型、造型转换catalog ⽬录chain 链(function calls)character 字符character format 字符格式character set 字符集check box 复选框check button 复选按钮CHECK constraints CHECK约束 (for database) checkpoint 检查点 (for database)child class ⼦类CIL (common intermediate language)通⽤中间语⾔、通⽤中介语⾔class 类class declaration 类声明class definition 类定义class derivation list 类继承列表class factory 类⼚class hierarchy 类层次结构class library 类库class loader 类装载器class template 类模板class template partial specializations 类模板部分特化class template specializations 类模板特化classification 分类clause ⼦句cleanup 清理、清除CLI (Common Language Infrastructure) 通⽤语⾔基础设施client 客户、客户端client application 客户端应⽤程序client area 客户区client cursor 客户端游标 (for database)client-server 客户机/服务器、客户端/服务器clipboard 剪贴板clone 克隆CLS (common language specification) 通⽤语⾔规范code access security 代码访问安全code page 代码页COFF (Common Object File Format) 通⽤对象⽂件格式collection 集合COM (Component Object Model) 组件对象模型combo box 组合框command line 命令⾏comment 注释commit 提交 (for database)communication 通讯compatible 兼容compile time 编译期、编译时compiler 编译器component组件composite index 复合索引、组合索引 (for database)composite key 复合键、组合键 (for database)composition 复合、组合concept 概念concrete具体的concrete class 具体类concurrency 并发、并发机制configuration 配置、组态Connected Components 连通分⽀connection 连接 (for database)connection pooling 连接池console 控制台constant 常量Constrained and Unconstrained Optimization 最值问题constraint 约束 (for database)construct 构件、成分、概念、构造(for language)constructor (ctor) 构造函数、构造器container 容器containment包容context 环境、上下⽂control 控件cookiecopy 拷贝CORBA 通⽤对象请求中介架构(Common Object Request Broker Architecture) cover 覆盖、涵盖create/creation 创建、⽣成crosstab query 交叉表查询 (for database)Cryptography 密码CTS (common type system)通⽤类型系统cube *数据集 (for database)cursor 光标cursor 游标 (for database)custom 定制、⾃定义Ddata 数据data connection 数据连接 (for database)data dictionary 数据字典 (for database)data file 数据⽂件 (for database)data integrity 数据完整性 (for database)data manipulation language (DML)数据操作语⾔(DML) (for database) data member 数据成员、成员变量data source 数据源 (for database)Data source name (DSN) 数据源名称(DSN) (for database)data structure数据结构Data Structures 基本数据结构data table 数据表 (for database)data-bound 数据绑定 (for database)database 数据库 (for database)database catalog 数据库⽬录 (for database)database diagram 数据关系图 (for database)database file 数据库⽂件 (for database)database object 数据库对象 (for database)database owner 数据库所有者 (for database)database project 数据库⼯程 (for database)database role 数据库⾓⾊ (for database)database schema 数据库模式、数据库架构 (for database) database script 数据库脚本 (for database)datagram 数据报⽂dataset 数据集 (for database)dataset 数据集 (for database)DBMS (database management system)数据库管理系统 (for database) DCOM (distributed COM)分布式COMdead lock 死锁 (for database)deallocate 归还debug 调试debugger 调试器decay 退化declaration 声明default 缺省、默认值DEFAULT constraint默认约束 (for database)default database 默认数据库 (for database)default instance 默认实例 (for database)default result set 默认结果集 (for database)defer 推迟definition 定义delegate 委托delegation 委托deploy 部署derived class 派⽣类design pattern 设计模式destroy 销毁destructor(dtor)析构函数、析构器device 设备DHTML (dynamic HyperText Markup Language)动态超⽂本标记语⾔dialog 对话框Dictionaries 字典digest 摘要digital 数字的directive (编译)指⽰符directory ⽬录disassembler 反汇编器DISCO (Discovery of Web Services)Web Services的查找dispatch 调度、分派、派发distributed computing 分布式计算distributed query 分布式查询 (for database)DNA (Distributed interNet Application) 分布式间应⽤程序document ⽂档DOM (Document Object Model)⽂档对象模型dot operator (圆)点操作符double-byte character set (DBCS)双字节字符集(DBCS)driver 驱动(程序)DTD (document type definition) ⽂档类型定义dump 转储dump file 转储⽂件Ee-business 电⼦商务efficiency 效率efficient ⾼效encapsulation 封装end user 最终⽤户end-to-end authentication 端对端⾝份验证engine 引擎entity 实体enum (enumeration) 枚举enumerators 枚举成员、枚举器equal 相等equality 相等性equality operator 等号操作符error log 错误⽇志 (for database)escape character 转义符、转义字符escape code 转义码evaluate 评估event 事件event driven 事件驱动的event handler 事件处理器evidence 证据exception 异常exception declaration 异常声明exception handling 异常处理、异常处理机制exception specification 异常规范exception-safe 异常安全的exit 退出explicit 显式explicit specialization 显式特化explicit transaction 显式事务 (for database) export 导出expression 表达式Ffat client 胖客户端feature 特性、特征fetch 提取field 字段 (for database)field 字段(java)field length 字段长度 (for database)file ⽂件filter 筛选 (for database)finalization 终结finalizer 终结器firewall 防⽕墙flag 标记flash memory 闪存flush 刷新font 字体foreign key (FK) 外键(FK) (for database)form 窗体formal parameter 形参forward declaration 前置声明forward-only 只向前的forward-only cursor 只向前游标 (for database) framework 框架full specialization 完全特化function 函数function call operator (即operator ()) 函数调⽤操作符function object 函数对象function template函数模板functionality 功能functor 仿函数GGC (Garbage collection) 垃圾回收(机制)、垃圾收集(机制) generate ⽣成generic 泛化的、⼀般化的、通⽤的generic algorithm通⽤算法genericity 泛型getter (相对于 setter)取值函数global 全局的global object 全局对象grant 授权 (for database)group 组、群group box 分组框GUI 图形界⾯GUID (Globally Unique Identifier) 全球标识符Hhandle 句柄handler 处理器hard disk 硬盘hard-coded 硬编码的hard-copy 截屏图hardware 硬件hash table 散列表、哈希表header file头⽂件heap 堆help file 帮助⽂件hierarchical data 阶层式数据、层次式数据hierarchy 层次结构、继承体系high level ⾼阶、⾼层hook 钩⼦Host (application)宿主(应⽤程序)hot key 热键HTML (HyperText Markup Language) 超⽂本标记语⾔HTTP (HyperText Transfer Protocol) 超⽂本传输协议HTTP pipeline HTTP管道hyperlink 超链接Iicon 图标IDE (Integrated Development Environment)集成开发环境identifier 标识符IDL (Interface Definition Language) 接⼝定义语⾔idle time 空闲时间if and only if当且仅当IL (Intermediate Language) 中间语⾔、中介语⾔image 图象IME 输⼊法immediate base 直接基类immediate derived 直接派⽣类immediate updating 即时更新 (for database) implement 实现implementation 实现、实现品implicit 隐式implicit transaction隐式事务 (for database)import 导⼊incremental update 增量更新 (for database) Independent Set 独⽴集index 索引 (for database)infinite loop ⽆限循环infinite recursive ⽆限递归information 信息inheritance 继承、继承机制initialization 初始化initialization list 初始化列表、初始值列表initialize 初始化inline 内联inline expansion 内联展开inner join 内联接 (for database)instance 实例instantiated 具现化、实体化(常应⽤于template) instantiation 具现体、具现化实体(常应⽤于template) integrate 集成、整合integrity 完整性、⼀致性integrity constraint完整性约束 (for database) interacts 交互interface 接⼝interoperability 互操作性、互操作能⼒interpreter 解释器introspection ⾃省invariants 不变性invoke 调⽤isolation level 隔离级别 (for database)item 项、条款、项⽬iterate 迭代iteration 迭代(回圈每次轮回称为⼀个iteration) iterative 反复的、迭代的iterator 迭代器JJIT compilation JIT编译即时编译Job Scheduling ⼯程安排Kkey 键 (for database)key column 键列 (for database)Lleft outer join 左向外联接 (for database) level 阶、层例library 库lifetime ⽣命期、寿命Linear Programming 线性规划link 连接、链接linkage 连接、链接linker 连接器、链接器list 列表、表、链表list box 列表框literal constant 字⾯常数livelock 活锁 (for database)load 装载、加载load balancing 负载平衡loader 装载器、载⼊器local 局部的local object 局部对象lock 锁log ⽇志login 登录login security mode登录安全模式 (for database)lookup table 查找表 (for database)loop 循环loose coupling 松散耦合lvalue 左值Mmachine code 机器码、机器代码macro 宏maintain 维护managed code 受控代码、托管代码Managed Extensions 受控扩充件、托管扩展managed object 受控对象、托管对象manifest 清单many-to-many relationship 多对多关系 (for database) many-to-one relationship 多对⼀关系 (for database) marshal 列集Matching 匹配member 成员member access operator 成员取⽤运算⼦(有dot和arrow两种) member function 成员函数member initialization list成员初始值列表memory 内存memory leak 内存泄漏menu 菜单message 消息message based 基于消息的message loop 消息环message queuing消息队列metadata 元数据metaprogramming元编程method ⽅法micro 微middle tier 中间层middleware 中间件modeling 建模modeling language 建模语⾔modem 调制解调器modifier 修饰字、修饰符module 模块most derived class最底层的派⽣类mouse ⿏标multi-tasking 多任务multi-thread 多线程multicast delegate 组播委托、多点委托multithreaded server application 多线程服务器应⽤程序multiuser 多⽤户mutable 可变的mutex 互斥元、互斥体Nnamed parameter 命名参数named pipe 命名管道namespace 名字空间、命名空间native 原⽣的、本地的native code 本地码、本机码nested class 嵌套类nested query 嵌套查询 (for database)nested table 嵌套表 (for database)network 络network card 卡Network Flow 络流Oobject 对象object based 基于对象的object model 对象模型object oriented ⾯向对象的ODBC data source ODBC数据源 (for database) ODBC driver ODBC驱动程序 (for database)one-to-many relationship ⼀对多关系 (for database)one-to-one relationship ⼀对⼀关系 (for database) operating system (OS) 操作系统operation 操作operator 操作符、运算符option 选项outer join 外联接 (for database)overflow 上限溢位(相对于underflow)overload 重载override 覆写、重载、重新定义Ppackage 包packaging 打包palette 调⾊板parallel 并⾏parameter 参数、形式参数、形参parameter list 参数列表parameterize 参数化parent class ⽗类parentheses 圆括弧、圆括号parse 解析parser 解析器part 零件、部件partial specialization 局部特化pass by reference 引⽤传递pass by value 值传递p a t t e r n !j _ / p > p > p e r s i s t e n c e c EN '` / p >。
p中值模型例题物流
p中值模型例题物流
物流资源配置模型是指用于优化物流资源配置的模型。
根据不同的需求和目标,可以使用多种模型来进行物流资源配置优化。
一些常见的物流资源配置模型包括:
1. 线性规划模型 (Linear Programming,LP):线性规划是一种
常用的优化模型,可用于解决物流运输、配送路径、库存管理等问题。
2. 整数规划模型 (Integer Programming,IP):整数规划是线性
规划的一个特殊形式,适用于决策变量可以为整数的情况。
它可用于解决物流运输中的装载优化、路线选择等问题。
3. 约束优化模型 (Constrained Optimization,CO):约束优化
模型是指将某些变量的取值受到某些限制的优化模型。
它可用于解决物流运输中的装载优化、路线选择等问题。
4. 无约束优化模型 (Unconstrained Optimization,UO):无约
束优化模型是指所有变量的取值都可以自由选择的优化模型。
它可用于解决物流运输中的配送路径、库存管理等问题。
5. 物流网络规划模型:物流网络规划模型是指用于规划物流网
络的模型。
它可用于解决物流运输中的网络设计、路线选择等问题。
在实际应用中,需要根据具体的物流问题和需求,选择合适的模型来进行资源配置优化。
同时,物流资源配置模型的建立和求解需要依赖于大量的数据和算法,需要具有较高的计算能力和数据分析能力。
matlab里optimization函数
matlab里optimization函数在Matlab中,optimization(优化)函数用于求解最大值、最小值、使目标函数达到最优解的数值。
这些函数可用于解决多个领域的问题,包括数学、工程、经济、物理等。
一些常用的optimization函数如下:1. fmincon:用于求解有约束条件的非线性目标函数的最小值。
它使用了内部函数和约束函数来定义约束条件。
可以设置等式和不等式约束,还可以指定变量的上下界限制。
2. fminunc:用于求解无约束条件的非线性目标函数的最小值。
它使用gamma函数来选择搜索方向,并使用黄金分割法或拟牛顿法来进行搜索。
该函数适用于相对简单的优化问题。
3. fminbnd:用于求解有界条件的一维目标函数的最小值。
它使用黄金分割法来进行搜索,可以设置变量的上下界限制。
4. fminsearch:用于求解无约束条件的多维目标函数的最小值。
它使用Nelder-Mead方法(也称为单纯形法)来进行搜索。
该方法不要求目标函数可导,对于一些非线性的问题可以得到较好的结果。
5. fminimax:用于求解有约束条件的最大最小值问题。
最大最小值问题是求解目标函数的最小值,同时使得约束条件中的最大值最小。
6. linprog:用于求解线性约束条件下的线性目标函数的最小值。
它使用单纯形法来进行搜索,在问题中线性规划(LP)是一种常见的优化问题。
7. quadprog:用于求解二次约束条件下的二次目标函数的最小值。
它使用了内部函数来定义目标函数和约束条件。
这些函数的应用范围广泛,可以用于边界优化、参数拟合、机器学习、控制系统设计等许多问题。
Matlab提供了丰富的优化工具箱,用于处理各种类型的优化问题。
要使用这些优化函数,通常需要定义目标函数和约束条件。
目标函数是要优化的数学表达式,而约束条件是对目标函数的限制。
优化函数会根据这些定义来计算最优解,并返回优化变量的值。
此外,优化函数通常需要提供初始猜测值作为搜索起点。
isight-5-梯度优化
4-6
Values not used for feasibility
7
feasible (constraints met)
8
feasible tie (as good as previous best)
9
feasible better (best so far)
练习 :非凸问题
练习:双峰问题
= 0.45
Isight Constraints and Violations
• 约束条件:
–等式约束(hk (x)- Target) W k /SF k = 0 – 下限不等式约束: (LB - gj(x)) W j /SFj <= 0 –上限不等式约束: (gj(x) -UB) Wj/SFj<= 0
– 全局寻找最优设计 – 计算费用高
Isight 中的梯度法
梯度算法概念:迭代模式
迭代法基本思想
• 迭代法的基本思想是:首先给出f(x) 的极小点 x*的一个初始估计 x(1)(称为 初始点),然后计算一系列的点 x(2) , x(3) ,··· x(k) ,···希望点列 {x(k) }的极 限就是f(x) 的一个极小点。
– 只需要目标函数值,无需导数 – Typically evaluate a performance index in
some pattern around the base point. – Require only one function value to proceed
• 全局探索 Exploratory Techniques
Isight 内部参数- Feasibility
• 一个整数. 代表着当前设计点的可行性和对比之前的设计点的优劣, 数值越高越好。
alternating optimization的例子
alternating optimization的例子全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:交替优化方法(Alternating Optimization)是一种在优化问题中常用的方法,它通过交替更新多个变量来逐步优化整体目标函数。
在实际应用中,交替优化方法被广泛应用于各种领域,如机器学习、图像处理、信号处理等。
本文将通过一个简单的例子来介绍交替优化方法的原理和应用。
假设我们有一个二元分类问题,目标是要找到一个分类器,将两类样本正确地分开。
我们使用支持向量机(SVM)作为分类器,并采用交替优化方法来求解SVM的参数。
假设我们的目标函数是:\[\min_{w,b} \frac{1}{2}||w||^2 + C\sum_{i=1}^{n} max(0,1-y_i(w\cdot x_i + b))\]\(w\)是权重向量,\(b\)是偏置项,\(C\)是正则化参数,\((x_i,y_i)\)是样本数据,\(y_i \in \{-1, 1\}\)表示样本的类别。
为了求解上述优化问题,我们可以采用交替优化方法。
具体步骤如下:1. 初始化参数\(w\)和\(b\)为0;2. 交替更新参数\(w\)和\(b\),直到收敛:- 固定\(b\),更新\(w\):根据上述目标函数的梯度,我们可以用梯度下降法更新权重向量\(w\);- 固定\(w\),更新\(b\):更新偏置项\(b\),使得约束条件\(1-y_i(w\cdot x_i + b) \leq 0\)成立;3. 重复步骤2,直到收敛。
通过交替更新\(w\)和\(b\),我们可以逐步优化SVM的参数,使得分类器能够更好地拟合训练数据,并达到更好的分类性能。
交替优化方法的优点在于它能够在参数空间中高效地搜索最优解,同时能够处理复杂的非凸优化问题。
除了在机器学习中的应用,交替优化方法还被广泛应用于其他领域。
在图像处理中,交替优化方法可以用于图像去噪、图像超分辨率、图像分割等任务中。
超级计算机
¾ 超级计算机...............................................................................................................................1 超级计算环境 2007 年 3 季度运行情况简报 .........................................................................1
深腾6800
● 共197名用户,3季度增加用户6名。 ● 有134名用户利用LSF提交作业,共完成.51000多个作业,用户作业平均规模为5.9个CPU,累计 使用机时112万CPU小时(按Walltime计算)。 ● 2007年3季度,深腾6800的磁盘阵列系统与QsNet网络系统先后发生故障,导致深腾6800的平均 整体使用率有所下降,为83.5%(按Walltime计算),平均CPU利用率69.1%(按CPUtime计算)。CPUtim e与Walltime之比平均为82.7%。 ● 2007年3季度,作业平均等待时间为23.3小时。 ● 已完成作业按规模分布情况:串行作业数量占62.6%,4处理器节点内并行作业数量占21.1%。 而根据作业使用的CPU小时计算,占用机时最多的并行作业规模分别为16处理器、33-63处理器、32处理 器、64处理器,其比例分别为21.8%,18.1%,17.9%和12.4%,串行作业仅使用总机时的2.1%,表明深腾6 800的计算机时还是主要用于较大规模的并行作业计算。
1. Introduction ...................................................................................................................2
PSO求解约束优化问题
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2.动态罚函数法
在动态罚函数法中,罚因子的数值是时变的,通常随 进化代数增大而增大。
理由:在进化初期采用较小的罚因子,算法将有可 能对不可行域进行一定程度的搜索;而进化后期 采用较大的罚因子,将使算法的搜索集中在可行 域,寻找目标更优的可行解。
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4.适应性罚函数法
适应性罚函数法,把搜索过程中获得的信息作 为反馈,来指导罚因子的调整。
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非固定多段映射罚函数法
通常,所构造的广义目标函数具有如下形式:
其中f(x)代表原目标函数;h(k)H(x)称为惩罚项,H(x)表 示惩罚力度, h(k)为惩罚因子。 如果在求解CO问题的整个过程中固定不变,则称之为 固定罚函数法(Stationary PFM,SPFM); 相反则称之为非固定罚函数法(Non-Stationary PFM NSPFM)。 通常NSPFM对CO问题的求解结果总是要优于SPFM。
to前沿方向前进,其中非支配解集中第一个目标函数
值最小且其余目标值均等于0的解就是原约束优化问题
的最优解。
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2.基于支配的选择技术
一种基于支配的约束处理规则: (1)可行解总优于不可行解; (2)若两个解均可行,则目标值好的解为优; (3)若两个解均不可行且其中一个解为非支配解 而另一个解为受支配解,则非支配解为优; (4)若两个解均不可行且它们同为非支配解或受 支配解,则约束违反量小的解为优。
constrained policy optimization代码
以下是一个简单的 Constrained Policy Optimization (CPO) 算法的 Python 代码示例,它使用 PPO 算法作为基础,并添加了约束条件。
```pythonimport torchimport torch.nn as nnimport torch.optim as optimimport torch.distributions as Dclass Actor(nn.Module):def __init__(self, state_dim, action_dim):super(Actor, self).__init__()self.fc1 = nn.Linear(state_dim, 64)self.fc2 = nn.Linear(64, 32)self.mu = nn.Linear(32, action_dim)self.log_std = nn.Linear(32, action_dim)def forward(self, state):x = F.relu(self.fc1(state))x = F.relu(self.fc2(x))mu = self.mu(x)log_std = self.log_std(x)log_std = torch.clamp(log_std, min=-20, max=2) return mu, log_stdclass Critic(nn.Module):def __init__(self, state_dim):super(Critic, self).__init__()self.fc1 = nn.Linear(state_dim, 64)self.fc2 = nn.Linear(64, 32)self.v = nn.Linear(32, 1)def forward(self, state):x = F.relu(self.fc1(state))x = F.relu(self.fc2(x))return self.v(x)class CPOTrainer:def __init__(self, state_dim, action_dim):self.actor = Actor(state_dim, action_dim)self.critic = Critic(state_dim)self.optimizer = optim.Adam([{'params':self.actor.parameters()}, {'params': self.critic.parameters()}], lr=0.001)self.criterion = nn.MSELoss()self.action_constraint = -1 # Constraint on action values (e.g., -1 for bounding box constraints)def update(self, states, actions, rewards):states = torch.tensor(states, dtype=torch.float32).unsqueeze(0)actions = torch.tensor(actions, dtype=torch.float32).unsqueeze(0)rewards = torch.tensor(rewards, dtype=torch.float32).unsqueeze(0)old_log_probs = self._get_log_probs(states, actions) # Log probabilities of old actions (before update)new_log_probs = self._get_log_probs(states, actions) # Log probabilities of new actions (after update)advantages = rewards - self._value_function(states) # Advantages of taking actions (rewards minus value function)old_log_probs = old_log_probs * advantages # Calculate old policy surrogate objective (using advantages)new_log_probs = new_log_probs * advantages # Calculate new policy surrogate objective (using advantages)ratio = torch.exp(new_log_probs - old_log_probs) # Calculate ratio of new policy over old policy (using advantages)ratio = torch.clamp(ratio, min=1e-6, max=1000) # Clip ratio to avoid NaNs during backward pass due to advantages being too large or too small (caused by errors in value function approximation)actor_loss = -torch.mean((ratio * advantages)) # Calculate actor loss using ratio of new policy over old policy and advantages (PPO objective for policy improvement step)critic_loss = self._critic_loss(states, rewards) # Calculate critic loss using MSE loss between rewards and value function predictions (value function approximation objective for value function update step)loss = actor_loss + critic_loss # Total loss(sum of actor loss and critic loss) for both policy and value function update steps in the update function below (backpropagation step)self.optimizer.zero_grad() # Zero out gradients from previous update (if any) before performing backpropagation。
最优化理论与方法(南京大学)lec5-unconstrained
where z x* tp for some t 0,1 .
Since z D, we have pTf 2 z p 0 f x* p f x* .
• the gradient f x* • the Hessian 2 f x*
Taylor’s theorem
Suppose that f : n is continuously differentiable and that
p ¡ n . Then we have that
Chapter 3
Fundamentals of Unconstrained Optimization
Introduction
In unconstrained optimization, we minimize an objective function that depends on real variables, with no restrictions at all on the values of these variables.
f x* 0 , and so x* is not a stationary point.
Overview of algorithm(算法概述)
All algorithms for unconstrained minimization require the user to supply a starting point, which we usually denote by x0 .
For the case of convex function
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Example:Gradientet d 3 f ( x3 ) (0.077976 ,0.214434 )T , d 3 0.052062 0.228171 , Accordingto iterationformula: x4 (0.019126 ,0.027816 )T .
Example:Gradient Method
Fifth iteration: Set d 4 f ( x4 ) (0.153008 , 0.055632 )T , d 4 0.026506 0.162807 ε, Accordingto iterationformula: x5 (0.001835 ,0.020195 )T . f ( x5 ) 0.001847 ε, it satisfiesaccuracymeet. So approximat e solution x5 (0.001835 ,0.020195 )T . T heoptimalsolution x (0,0)T .
Descent Iterative Method
There is an important nature of the one-dimensional search: the gradient at the optimal point along search direction and the search direction are orthogonal.
Calculatin g programof steepestdescent method: (1)Giveninitialpoint X 0 E n , permissionerror 0,set k 0; (2)Calcula te f ( X k ); (3)Examinewhethermeetstheconvergenc e criterion: f ( X k ) ε , If it meets, thenstopiteration, X* X k , else turn to(4); (4)Set d k f ( X k ), startingfrom X k do one- dimensiona l search along d k , thatis calculatek thatmakes: min f ( X k d k ) f ( X k k d k ); 0 (5)Set X k 1 X k k d k , k k 1, turn back to(2).
The Concept of Unconstrained Programming
The Concept of Unconstrained Programming
The Concept of Unconstrained Programming
Draw the contour lines(等 高线): [x1,x2]=meshgrid(6:0.1:6,-6:0.1:6); z=2*x1.^22*x1.*x2+x2.^23*x1+x2; contour(x1,x2,z,10); We can see that: Have an unique global minimize point
Steepest Descent Method (First-order Gradient method, 最速下降法)
Descent direction
Steepest Descent Method (First-order Gradient method, 最速下降法)
Steepest Descent Method (First-order Gradient method, 最速下降法)
T ry to calculateminimumof f x2 /(1 x1 x2 ) by steepestdescent method,given initialpoint(0,0) . How many times iterationdoes it need? In thisproblem,given initialpoint(1,1),accuracy
T
Example: Gradient Method
By steepestdescent methodsolve theproblem 2 2 min f ( x) 4 x1 x2 , where x ( x1,x2 )T .T heinitialpoint x0 (1,1)T , error 0.1 Solution : f is a positivedefinitequadratic function, and 8 0 0 Q , b , c 0. 0 2 0 T hegradient f ( x) of f at point x ( x1,x2 )T is (8 x1,2 x2 )T
Chapter 5 Unconstrained Optimization
Content
The Concept of Unconstrained Programming Descent Iterative Method (下降迭代法) Steepest Descent Method (最速下降法) Gradient Method for Quadratic Positive Definite Function (二次正定函数的牛顿法) Newton’s Method (牛顿法) Damped-Newton Method (阻尼牛顿法) Quasi-Newton Method (拟牛顿法) Conjugated Gradient Method (共轭梯度法) Solve Unconstrained Optimization by Matlab
Select k thatmakes f (X(k) k d (k) ) min f (X (k) k d (k) )
It is called one- dimensiona l search or line search. T hestep determinedis theoptimalstep.
Example: Gradient Method
Second iteration: Set d1 f ( x1 ) (0.369216 ,1.476924 )T , d1 2.18305 1.522375 , Do one- dimensiona l search from x1 along d1 , according to iterationformula: x2 (0.101537 ,0.147682 )T .
Draw the contour lines (等高线): [X,Y] = meshgrid(5:.1:5,-2*pi:.1:2*pi); Z=Y./(1+X.^2+Y.^2); contour(X,Y,Z,30) We can see that: Have several extremism point.
That is:
f ( X ( k 1) )T d ( k ) 0 Stated as T heoremas follows: T heorem : Assume objectivefunction f ( X ) has first - order partialderivat ive s. X ( k 1) can be producedas : (k ) (k ) f ( X ( k ) d ( k ) ) f ( X λk d ) min ( k 1) (k ) (k ) X X d k T hen f ( X ( k 1) )T d ( k ) 0
Steepest Descent Method (First-order Gradient method, 最速下降法)
Steepest descent method is a basic algorithm,which plays an important role in the optimal method. Steepest descent method has the advantage of small amount of work, less variable, less demanding about the initial point; Disadvantage of slow convergence. The steepest descent method is appropriate for iterative in optimization process or as a pre-inserted between the steps. When close to the extreme point, it is better to use other kinds of fast convergence algorithm.
Descent Iterative Method(下降迭代法)
In the above iteration,choosing search direction d ( k ) is the key step.The difference of all algothrims is how to determine search direction. There are many algorithms that determine the step length. Step by the objective function value decreased along the search direction most is selected.That is finding the minimum of f(x) alongX ( k ) d ( k ) .