数学工具(三)scipy中的优化方法
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
- 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 ...
- 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); ...
- 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 ...
- 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 ...
- 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 ...
- 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 ...
- 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 ...
- 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 ...
- 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
- 每天3分钟操作系统修炼秘籍(14):IO操作和DMA、RDMA
点我查看秘籍连载 I/O操作和DMA.RDMA 用户进程想要执行IO操作时(例如想要读磁盘数据.向磁盘写数据.读键盘的输入等等),由于用户进程工作在用户模式下,它没有执行这些操作的权限,只能通过发起对 ...
- map集合中哪些是线程安全的
为什么HashMap是线程不安全的 总说 HashMap 是线程不安全的,不安全的,不安全的,那么到底为什么它是线程不安全的呢?要回答这个问题就要先来简单了解一下 HashMap 源码中的使用的存储结 ...
- 正则表达式 解决python2升python3的语法问题
2019.9.12 更新 今天偶然看到 python 官网中,还介绍了一个专门的工具,用于 python2 升级 python3,以后有机会使用下看看 https://docs.python. ...
- tap事件封装
<!DOCTYPE html> <html lang="zh"> <head> <meta charset="UTF-8 ...
- thinkphp5配合datatable插件分页后端处理程序
thinkphp5配合datatable插件分页后端处理程序第一版DataTable.php v.1.0 <?php use think\Db; /** * DataTable.php. */ ...
- C#查看已下载文件大小和扩展名
FileInfo fi = new FileInfo(fullfile);//fullfile文件路径 ong Size = fi.Length;//查看已下载文件的大小 C# 获取文件名及扩展名 s ...
- hdu 1166 敌兵布阵 (线段树、单点更新)
敌兵布阵Time Limit: 2000/1000 MS (Java/Others) Memory Limit: 65536/32768 K (Java/Others)Total Submiss ...
- Python3.7.1学习(三)求两个list的差集、并集与交集
在python3.7.1对列表的处理中,会经常使用到Python求两个list的差集.交集与并集的方法. 下面就以实例形式对此加以分析. # 求两个list的差集.并集与交集# 一.两个list差集# ...
- Spring Boot 2.X(十八):集成 Spring Security-登录认证和权限控制
前言 在企业项目开发中,对系统的安全和权限控制往往是必需的,常见的安全框架有 Spring Security.Apache Shiro 等.本文主要简单介绍一下 Spring Security,再通过 ...
- 2019-10-8:渗透测试,基础学习,php基础,会话,文件包含,笔记
php面向对象基础->调用符号构造函数construct,主要用来创建对象时初始化对象,为成员变量赋初始值,总与new运算符一起使用在创建对象的语句中 析构函数destructor,与构造函数相 ...