求全局最优化问题的填充函数算法

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最优化是一门应用相当广泛的学科,它讨论决策问题的最优选择,构造寻求最优解的计算方法并研究这些方法的理论性质及实际计算表现。由于社会的进步和科学技术的发展,最优化问题广泛见于经济计划,工程设计,生产管理,交通运输,国防军事等重要领域,因此受到高度重视。伴随着计算机的高速发展和最优化工作者的努力,最优化的理论分析和计算方法得到了极大提高。 求解一般函数的全局最优解问题是热点课题之一。对全局最优化问题有两个困难需要解决:一是如何从一个局部极小解出发找到更好的局部极小解,另一个是全局最优解的判定问题。全局最优化算法,从算法的构造上大体可以分为确定型算法和随机型算法。其中,填充函数法就是随之出现的一种确定型算法,它是解决第一个困难的实用方法之一。 填充函数的主要思想是:如果已经找到了一个局部极小x*,但它不是全局最小,可以在x*处构造一个填充函数使迭代点列离开x*所在的谷域,找到更好的点x(即x处的目标函数值比x*处的目标函数值更小)。然后以x为初始点极小化原问题找到更优的局部极小点。 填充函数法只需应用成熟的局部极小化算法,因此受到理论以及实际工作者的欢迎。但是由于填充函数是目标函数的复合函数,且目标函数本身可能很复杂,所以构造的填充函数形式也可能很复杂。再就是参数过多,难于调节。还有早期提出的填充函数法是沿着线方向搜索方法,使得在实际计算时工作量很大。构造形式简单以及较少参数的填充函数并使其具有好的性质,以便节约许多冗长的计算步骤及调整参数的时间,提高算法的效率,是理论和实际工作者继续研究填充函数的目的。 本论文的主要工作是:提出一个新的填充函数,在此基础上给出两个求解全局最优化的算法,力图在算法效果方面有所提高,在理论方面有所深化。其内容详细情况如下: 本文包含三章章内容,第一章主要介绍了目前国内外主要的几种全局最优化问题和算法,以及他们的特点。这包括:填充函数法、打洞函数法、分支定界法等。对填充函数法,从算法的思想到相关理论给出了一些深入浅出的说明,在此基础上,分析了各自的优缺点,为进一步的推广和构造新的填充函数法,提供一些指导思想和思路。 第二章,对一般无约束连续全局最优化问题,提出了一个新的简单单参数填充函数。针对这个填充函数,设计了算法,对该算法进行了有效的数值实验,结果表明,该算法是有效的。 第三章,在基于上一节填充函数的基础上,利用分值定界算法的思想构造一个新的求解全局最优化的算法,并对该算法进行了有效的数值实验。
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