给定一个多维函数,如何求解全局最优?
文章包括:
1.全局最优的求解:暴力方法
2.全局最优的求解:fmin函数
3.凸优化

函数的曲面图
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl

def fm(x,y):
return np.sin(x)+0.05*x**2+np.sin(y)+0.05*y**2

x = np.linspace(0, 10, 20)
y = np.linspace(0, 10, 20)
X, Y = np. meshgrid( x, y)

Z = fm(X,Y)
x = x.flatten()
y = x.flatten()

fig = plt.figure(figsize=(9,6))
ax =fig.gca(projection='3d')
surf = ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=2,cmap=mpl.cm.coolwarm,linewidth=0.5, antialiased=True)
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('f(x,y)')
fig.colorbar(surf , shrink=0.5, aspect=5)

1.全局最优的求解:暴力方法

import scipy.optimize as spo

def fo(p):
x,y=p
z= np.sin(x)+0.05*x**2+np.sin(y)+0.05*y**2
return z

rranges=(slice(-10,10.1,0.1),slice(-10,10.1,0.1))
res=spo.brute(fo,rranges,finish=None)
res

array([-1.4, -1.4])

全局最小值
fo(res)
-1.7748994599769203
对于更大的网格方位,scipy.optimize.brute() 变得非常慢。scipy.optimize.anneal() 提供了一个替代的算法,使用模拟退火,效率更高。

2.全局最优的求解:fmin函数

re=spo.fmin(fo,res,xtol=0.001, ftol=0.001, maxiter=15, maxfun=20)
re

array([-1.42702972, -1.42876755])

fo(re)
-1.7757246992239009

更一般的,我们一般传递两个参数:
re1=spo.fmin(fo,(2,2),maxiter=150)
re1

Optimization terminated successfully.
Current function value: 0.015826
Iterations: 46
Function evaluations: 86
Out[92]:
array([ 4.2710728 , 4.27106945])

3.凸优化

有约束的优化
\[
\begin{alignat}{5}
\max \quad &z= -(0.5*\sqrt(w_1)+0.5*\sqrt(w_2)) &&\\
\mbox{s.t.} \quad & w_1=a*15+b*5 \tag{constraint 1}\\
& w_{2}=a*5+b*12\tag{constraint 2}\\
& 100 \geq a*10+b*10 \tag{constraint 3}\\
& a,b \geq0
\end{alignat}
\]

代码实现:
def fu(p):
a,b=p[0],p[1]
return -(0.5np.sqrt(15a+5b)+0.5np.sqrt(5a+12b))

cons = ({'type': 'ineq', 'fun': lambda p: 100- 10 * p[0] - 10 * p[1]},
{'type': 'ineq', 'fun': lambda p: 100- 10 * p[0] - 10 * p[1]})
bnds=((0,1000),(0,1000))
x0=(3,5)
result=spo.minimize(fu,x0,method='SLSQP',bounds=bnds,constraints=cons)
result

fun: -9.700883561077609
jac: array([-0.48503506, -0.48508084])
message: 'Optimization terminated successfully.'
nfev: 32
nit: 8
njev: 8
status: 0
success: True
x: array([ 8.02744728, 1.97255272])

result['x']
array([ 8.02744728, 1.97255272])

result['fun']
-9.700883561077609

数学工具(三)scipy中的优化方法的更多相关文章

  1. 5、Tensorflow基础(三)神经元函数及优化方法

    1.激活函数 激活函数(activation function)运行时激活神经网络中某一部分神经元,将激活信息向后传入下一层的神经网络.神经网络之所以能解决非线性问题(如语音.图像识别),本质上就是激 ...

  2. java数学函数Math类中常用的方法

    Math类提供了常用的一些数学函数,如:三角函数.对数.指数等.一个数学公式如果想用代码表示,则可以将其拆分然后套用Math类下的方法即可. Math.abs(12.3);               ...

  3. QuantLib 金融计算——数学工具之数值积分

    目录 QuantLib 金融计算--数学工具之数值积分 概述 常见积分方法 高斯积分 如果未做特别说明,文中的程序都是 Python3 代码. QuantLib 金融计算--数学工具之数值积分 载入模 ...

  4. Unity渲染优化中文翻译(三)——GPU的优化策略

    如果游戏的渲染瓶颈来自于GPU 首要任务就是找出造成GPU瓶颈的因素所在,通常GPU的性能受到像素分辨率的影响,特别是在移动客户端的游戏,但是内存带宽和顶点计算的影响也需要注意.这些因素的影响都需要实 ...

  5. android开发中图片优化步骤

    android开发中图片优化方法 1.图片加载方法,方便用户加载图片 /*** * 加载本地图片 * @param context:主运行函数实例 * @param bitAdress:图片地址,一般 ...

  6. QuantLib 金融计算——数学工具之优化器

    目录 QuantLib 金融计算--数学工具之优化器 概述 Optimizer Constraint OptimizationMethod EndCriteria 示例 Rosenbrock 问题 校 ...

  7. Android中ListView的几种常见的优化方法

    Android中的ListView应该算是布局中几种最常用的组件之一了,使用也十分方便,下面将介绍ListView几种比较常见的优化方法: 首先我们给出一个没有任何优化的Listview的Adapte ...

  8. kalman滤波(三)---各种滤波的方法汇总+优化的方法

    大神解答 一.前提 最一般的状态估计问题,我们会根据系统是否线性,把它们分为线性/非线性系统.同时,对于噪声,根据它们是否为高斯分布,分为高斯/非高斯噪声系统.现实中最常见的,也是最困难的问题,是非线 ...

  9. HBase性能优化方法总结(三):读表操作

    本文主要是从HBase应用程序设计与开发的角度,总结几种常用的性能优化方法.有关HBase系统配置级别的优化,可参考:淘宝Ken Wu同学的博客. 下面是本文总结的第三部分内容:读表操作相关的优化方法 ...

随机推荐

  1. servlet三大组件

    servlet大致可以分为三个:简单servlet.过滤servlet.监听servlet servlet: servlet的创建 创建一个类并实现Servlet接口. 重写service方法. 在服 ...

  2. java 深拷贝与浅拷贝

    yls 2019年11月07日 拷贝分为引用拷贝和对象拷贝 深拷贝和浅拷贝都属于对象拷贝 浅拷贝:通过Object默认的clone方法实现 实现Cloneable接口 public class She ...

  3. 为什么 HTTPS 比 HTTP 安全

    HTTP(超文本传输协议)是目前互联网应用最广泛的协议,伴随着人们网络安全意识的加强,HTTPS 被越来越多地采纳.不论是访问一些购物网站,或是登录一些博客.论坛等,我们都被 HTTPS 保护着,甚至 ...

  4. SpringBoot 源码解析 (五)----- Spring Boot的核心能力 - 自动配置源码解析

    在上一篇博客中分析了springBoot启动流程,大体的轮廓只是冰山一角.今天就来看一下springBoot的亮点功能:自动化装配功能. 先从@SpringBootApplication开始.在启动流 ...

  5. 领扣(LeetCode)两句话中的不常见单词 个人题解

    给定两个句子 A 和 B . (句子是一串由空格分隔的单词.每个单词仅由小写字母组成.) 如果一个单词在其中一个句子中只出现一次,在另一个句子中却没有出现,那么这个单词就是不常见的. 返回所有不常用单 ...

  6. python2的编码问题小结

    对于python2,经常会遇到编码问题,在此小记一下. Python2默认的编码解码方式是ascii码,这点要牢记. windows系统默认是gbk编码的,可以使用chcp查看:936,那就是GBK简 ...

  7. SCAU-1078 破密-数学的应用

        另外一种方法和该题的题目在这位大佬的博客里 SCAU 1078 破密 还可以参考 https://blog.csdn.net/sinat_34200786/article/details/78 ...

  8. 利用堆来处理Top K问题

    目录 一.什么是Top K问题 二.Top K的实际应用场景 三.Top K问题的代码实现及其效率对比 1.用堆来实现Top K 2.用快排来实现Top K 3.用堆或用快排来实现 TopK 的效率对 ...

  9. scrapy抓取斗鱼APP主播信息

    如何进行APP抓包 首先确保手机和电脑连接的是同一个局域网(通过路由器转发的网络,校园网好像还有些问题). 1.安装抓包工具Fiddler,并进行配置 Tools>>options> ...

  10. 通过 Python 理解 Mixin 概念

    Mixin 的概念 Mixin 即 Mix-in,常被译为"混入",是一种编程模式,在 Python 等面向对象语言中,通常它是实现了某种功能单元的类,用于被其他子类继承,将功能组 ...