牛顿法与拟牛顿法

Posted 2020-11-04 Aaron12

求解非线性优化问题的有效手段

牛顿法：优点：收敛速度快      缺点：定步长迭代，有时会使函数值上升。计算量大，要求函数必须有连续的一、二阶偏导数，海森矩阵必须正定

拟牛顿法：在牛顿法的基础上加入了寻求最优步长因子

 示例代码：求解目标函数的局部最小值

主函数：

% Newton法求解目标函数的局部最小值
% Meringue
% 2018/5/13
% ---------------------------
clc;
clear;

% 迭代参数
x0 = -10; % 初始值
err0 = inf; % 误差初始设为inf
iter = 0;% 迭代次数
errMax = 1e-3; % 最大容许误差
iterMax = 100; % 最大迭代次数

% 迭代过程
x(iter+1) = x0;
while err0>errMax 
    % 迭代终止条件1：达到最大迭代次数
    if iter == iterMax
        disp(\'达到最大迭代次数！\');
        break;
    end
    % Newton迭代过程
    iter = iter+1;
    [~,dy,d2y] = func1(x(iter));
    x(iter+1) = x(iter)-dy/d2y;
    % 迭代终止条件2：找到满足精度要求的解
    if abs(x(iter+1)-x(iter))<errMax
        disp(\'找到满足精度要求的解！\')
        disp([\'x = \',num2str(x(iter+1))]);
        disp([\'迭代次数为\',num2str(iter-1)]);
        break;
    end
end

% 迭代结果展示
plot(x)
xlabel(\'t\');ylabel(\'x\')

目标函数：

%目标函数
function [y,dy,d2y] =  func1(x)
% y = x.^2-2
y = x.^4-2*x^2+1;
dy = 4*x^3-4*x;
d2y = 12*x^2-4;

运行结果：