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参考: 9.3 凸优化 · 如何在 Python 中利用 CVXOPT 求解二次规划问题
参考: Quadratic Programming - Official website
步骤如下:
上式中,x
为所要求解的列向量,xT
表示x
的转置
接下来,按步骤对上式进行相关说明:
上式表明,任何二次规划问题都可以转化为上式的结构,事实上用cvxopt的第一步就是将实际的二次规划问题转换为上式的结构,写出对应的P
、q
、G
、h
、A
、b
目标函数若为求max
,可以通过乘以−1,将最大化问题转换为最小化问题
Gx≤b
表示的是所有的不等式约束,同样,若存在诸如x≥0
的限制条件,也可以通过乘以−1转换为≤
的形式
Ax=b
表示所有的等式约束
例子中,需要求解的是x
,y
,我们可以把它写成向量的形式,同时,也需要将限制条件按照上述标准形式进行调整,用矩阵形式表示,如下所示:
接下来就是几行简单的代码,目的是告诉计算机上面的参数具体是什么
from cvxopt import solvers, matrix P = matrix([[1.0,0.0],[0.0,0.0]]) # matrix里区分int和double,所以数字后面都需要加小数点 q = matrix([3.0,4.0]) G = matrix([[-1.0,0.0,-1.0,2.0,3.0],[0.0,-1.0,-3.0,5.0,4.0]]) h = matrix([0.0,0.0,-15.0,100.0,80.0]) sol = solvers.qp(P,q,G,h) # 调用优化函数solvers.qp求解 print sol[‘x‘] # 打印结果,sol里面还有很多其他属性,读者可以自行了解 pcost dcost gap pres dres 0: 1.0780e+02 -7.6366e+02 9e+02 1e-16 4e+01 1: 9.3245e+01 9.7637e+00 8e+01 1e-16 3e+00 2: 6.7311e+01 3.2553e+01 3e+01 6e-17 1e+00 3: 2.6071e+01 1.5068e+01 1e+01 2e-16 7e-01 4: 3.7092e+01 2.3152e+01 1e+01 2e-16 4e-01 5: 2.5352e+01 1.8652e+01 7e+00 8e-17 3e-16 6: 2.0062e+01 1.9974e+01 9e-02 6e-17 3e-16 7: 2.0001e+01 2.0000e+01 9e-04 6e-17 3e-16 8: 2.0000e+01 2.0000e+01 9e-06 9e-17 2e-16 Optimal solution found. [ 7.13e-07] [ 5.00e+00]
A
,b
,然后运行代码 sol = solvers.qp(P,q,G,h,A,b)
即可求解扩展:上述定义各个矩阵参数用的是最直接的方式,其实也可以结合Numpy来定义上述矩阵
from cvxopt import solvers, matrix import numpy as np P = matrix(np.diag([1.0,0])) # 对于一些特殊矩阵,用numpy创建会方便很多(在本例中可能感受不大) q = matrix(np.array([3.0,4])) G = matrix(np.array([[-1.0,0],[0,-1],[-1,-3],[2,5],[3,4]])) h = matrix(np.array([0.0,0,-15,100,80])) sol = solvers.qp(P,q,G,h) pcost dcost gap pres dres 0: 1.0780e+02 -7.6366e+02 9e+02 1e-16 4e+01 1: 9.3245e+01 9.7637e+00 8e+01 1e-16 3e+00 2: 6.7311e+01 3.2553e+01 3e+01 6e-17 1e+00 3: 2.6071e+01 1.5068e+01 1e+01 2e-16 7e-01 4: 3.7092e+01 2.3152e+01 1e+01 2e-16 4e-01 5: 2.5352e+01 1.8652e+01 7e+00 8e-17 3e-16 6: 2.0062e+01 1.9974e+01 9e-02 6e-17 3e-16 7: 2.0001e+01 2.0000e+01 9e-04 6e-17 3e-16 8: 2.0000e+01 2.0000e+01 9e-06 9e-17 2e-16 Optimal solution found.
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原文地址:https://www.cnblogs.com/alex-bn-lee/p/10350205.html