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数学建模--整数规划和非线性规划

整数规划主要用于需要决策变量取整数值的问题,而非线性规划则用于处理目标函数或约束条件为非线性的情况。理解这两种规划方法的特点及其适用场景,对于解决复杂的优化问题至关重要。...延伸 在实际应用中,整数规划和非线性规划的选择标准是什么? 在实际应用中,选择整数规划还是非线性规划主要取决于问题的特性。...整数规划特别适合解决最优解为较小整数的问题。 非线性规划的应用场景: 非线性规划在生产与运输优化、金融风险控制等领域有广泛应用。 它主要用于解决具有非线性目标函数和约束条件的问题。...如果问题的目标函数或约束条件是非线性的,或者需要全局最优化,那么非线性规划更为合适。 在实际应用中,选择整数规划还是非线性规划应根据问题的具体需求和特性来决定。...割平面法:这种方法通过引入割平面来逐步排除不可行的解,从而缩小搜索空间,提高求解效率。 蒙特卡罗法:这是一种基于随机抽样的方法,适用于大规模问题的近似求解。

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    Python数学建模系列(三):规划问题之非线性规划

    非常感谢您阅读海轰的文章,倘若文中有错误的地方,欢迎您指出~ 自我介绍 ଘ(੭ˊᵕˋ)੭ 昵称:海轰 标签:程序猿|C++选手|学生 简介:因C语言结识编程,随后转入计算机专业,有幸拿过一些国奖...初学Python 小白阶段 文章仅作为自己的学习笔记 用于知识体系建立以及复习 题不在多 学一题 懂一题 知其然 知其所以然!...往期文章 Python数学建模系列(一):规划问题之线性规划 Python数学建模系列(二):规划问题之整数规划 非线性规划 非线性规划可以简单分两种,目标函数为凸函数or非凸函数 凸函数的非线性规划,...比如 fun = x^2 + y^2 + xy ,有很多常用库完成,比如cvxpy 非凸函数的非线性规划(求极值),可以尝试以下方法: 纯数学方法,求导求极值 神经网络、深度学习(反向传播算法中链式求导过程...xO:变量的初始猜测值,注意minimize是局部最优 例题 - 1 计算1/x + x 的最小值 from scipy.optimize import minimize import numpy as

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    Matlab求解非线性规划(fmincon函数的使用)

    继续开个博文记录一下学习的过程 参考资料: [寻找约束非线性多变量函数的最小值 - MathWorks] [Matlab求解非线性规划,fmincon函数的用法总结 - 博客园] [Matlab非线性规划...介绍 在Matlab中,fmincon 函数可以求解带约束的非线性多变量函数(Constrained nonlinear multivariable function)的最小值,即可以用来求解非线性规划问题...matlab中,非线性规划模型的写法如下 image.png A、Aeq 为线性约束对应的矩阵 b、beq 为线性约束对应的向量 C(x),Ceq(x) 为非线性约束(返回向量的函数) f(x) 为目标函数...示例 求下列非线性规划问题: image.png 3.1 编写M函数fun1.m,定义目标函数 function f = fun1(x) f = x(1).^2 + x(2).^2 + x(3).^2...fmincon('fun1', rand(3, 1), [], [], [], [], zeros(3, 1), [], 'fun2', options) % 'fun1'代表目标函数,rand(3, 1)随机给了

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    Python 非线性规划 scipy.optimize.minimize

    在 python 里用非线性规划求极值,最常用的就是 scipy.optimize.minimize(),本文记录相关内容。...简介 scipy.optimize.minimize() 是 Python 计算库 Scipy 的一个功能,用于求解函数在某一初始值附近的极值,获取 一个或多个变量的标量函数的最小化结果 ( Minimization...注意:**这个函数常用于非线性规划的极值求解,只给出一个极值,并且不保证全局最优 函数定义 函数格式 scipy.optimize.minimize(fun, x0, args=(), method...x0 ndarray, shape (n,) 初始猜测: 大小为($n$)的实元素的数组,其中 $n$ 是变量的数目。...指定 tol 后,所选的最小化算法会将一些相关的特定于求解器的公差设置为 tol。 要进行详细控制,请使用特定于求解器的选项。 options dict, optional 求解器选项字典。

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    Matlab 非线性有约束规划的粒子群算法「建议收藏」

    大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。 Matlab 非线性有约束规划的粒子群算法 ---- 粒子群算法的基本认识 简单介绍:通过群体中个体之间的协作和信息共享来寻找最优解。...适用于连续函数极值问题,对于非线性,多峰问题均有较强的全局搜索能力。 主要掌握两点 1.粒子的速度和位置 速度代表移动的快慢,位置代表移动的方向。...位置对应每个自变量,速度一般设置为变量范围的10%~20%。...2.粒子的更新规则 具体实例 ---- matlab代码 clear;close;clc %% 约束条件和目标函数构建 fun = @(x) x(1)^2 + x(2)^2 + x(3)^2 + 8...; title('粒子群算法迭代过程'); xlabel('迭代次数'); ylabel('当前迭代最佳函数值'); 结果: 从以上结果可以看出,粒子群算法几乎一开始就保持收敛,说明对于小规模的粒子群

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    数值优化(9)——非线性规划中的极值性质,KKT条件

    希望上一节的各种性质和定理没有把大家吓倒…… 这一节我们开始研究一种特定的带约束优化的问题——非线性规划问题(当然了,就含义上来说它不是“线性规划”的反面,更像是它的一种泛化,推广的叫法),大家可能比较期待的...KKT条件等就是非线性规划的重要内容。...同时,因为比较传统的运筹学的相关内容也算是非线性规划的内容,因此我们也会在这一节提一些相关的运筹学中的算法。 那么我们开始吧。...课堂笔记,教授主页:https://www.math.fsu.edu/~whuang2/index.html 引入:非线性规划问题的结构 非线性规划 (nonlinear programming)问题其实说白了就是具有下面这个结构的优化问题...事实上不会,因为很多时候我们都可以通过变换,拆分,使得问题满足我们这里的形式。这里我们举两个例子 Example 1: 对于问题 ,变换其为非线性规划问题的结构。

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    数学建模--非线性规划模型+MATLAB代码保姆式解析

    1.简单介绍 非线性规划,要想深刻的理解并且运用这个模型,我们学习者必须要了解什么是线性,什么是非线性,简单的来讲:数学里面的一次函数关系就是线性的关系,其他的函数关系就是非线性的关系,例如,我们平常常见的...x^2,logx,sinx这些都是非线性的,我们的这个非线性规划模型要解决的就是这样的问题,这个是我们从宏观上对于我们要学习的非线性规划问题做一个大致的了解。...2.求解方法 下面的图片里面的函数就是我们进行求解非线性规划模型的函数fmincon函数,下面的左下方就是一个常见的非线性规划问题,一个目标函数,带平方显然不是我们之前提到的线性的模型,约束条件(中括号里面的内容...3.适用赛题 (1)空间运动类的问题,下面也提到了三角函数以及指数函数,这些函数的图像就是典型的非线性的函数图像,我们就需要使用非线性规划的方法解决这类问题。...代替,这里的-inf就是负无穷的意思,非线性规划的fmincon函数参数和我们的线性规划的linprog函数的函数参数基本一样,就是添加了前面的两项,第一项就是非线性的函数,第二项就是我们赋的初始值;

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    Matlab遗传算法工具箱的使用及实例(非线性规划)

    上述例子,第二个约束条件含有二次项,并不是线性的,用上次的方法好像无法直接解决。下面我们就来介绍一下非线性规划的遗传算法的实现。...二、非线性规划的标准形式 2.1 非线性规划的标准形式 和线性规划一样,在调用遗传算法工具箱之前,也得学习一下非线性规划的标准形式。因为,调用工具箱需要我们将非标准形式的模型转化为标准形式。...其中,f(x)是目标函数,线性或者非线性都可以。式[1]、式[2]、式[5]同线性规划,为相应维数的矩阵和向量。式[3]表示非线性的不等式约束,式[4]是非线性等式约束。...c(x)和ceq(x)为非线性向量函数(这里可能不好理解,下面结合一个例子解释) 三、非线性规划模型的实例 3.1 还是前面出现的模型 1) 编写适应度函数(即目标函数) 目标函数的编写就不多说了,...(遗传算法具有一定随机性,每次的运行结果有差别,建议多运行几遍程序,找一个最好的结果)

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    非线性可视化(5)非线性系统的分岔图

    在前面 非线性可视化(3)混沌系统 这一篇文章中,介绍了一个系统因为某个常数的改变,从而导致整个系统发生变化的例子。比如Duffing系统,随着阻尼d的增大,系统由混沌变为倍周期,又变为周期运动。...想要描述系统的某个参数变化,导致的系统本质的改变,就需要引入分岔图。 1 离散系统的分岔图 离散系统中的混沌现象非常普遍,通常经过简单的非线性方程,然后进行反复迭代就很容易出现。...其中通常参考上面二维离散系统的散点分布图,利用连续系统的庞加莱截面来替代。这也是有些地方说庞加莱截面是沟通连续与离散的桥梁的直观体现。...因为分岔点的位置是由系统本身所决定。 非线性可视化这个专题就先到此为止,还剩下两个非线性分析常用的方法没有介绍:功率谱法和拉雅普诺夫指数法。...希望能够帮到涉及到信号振动之类研究的,同时想分析非线性的同学们。

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    微环中的非线性效应

    这篇笔记整理下微环谐振器中的非线性效应。 在微环调制器中,如果输入功率过高,观测到的光谱将会如下图所示,而不是左右对称的Lorenz型。当输入光功率逐渐增大时,光谱变得左右不对称。...这些被激发的载流子通过表面复合,将能量传递到声子上,导致硅波导的温度上升,也就是所谓的self-heating效应。...这几种非线性效应的能带示意图如下图所示, (图片来自文献1) 这几种非线性效应中,TPA和FCA使得载流子浓度变大,波导折射率变小,微环的共振波长将会蓝移,而热效应使得波导折射率变大,共振波长将会红移...(图片来自文献2) 典型的激光器波长与微环共振波长的曲线如下图所示, (图片来自文献2) 微环的初始共振波长为1545.2nm, 当激光器的波长从短波长逐渐扫描到该波长时,由于微环中的能量增加,热效应占主导...微环谐振器中存在多种非线性效应,相对复杂,使得微环的工作点发生改变。需要选取合适的激发条件,并且选取合适的入射光功率。

    2.2K52

    【牛津大学博士论文】随机过程非线性鲁棒独立分量分析

    本文分为两个主要部分,在这两个部分之前,我们分别对时序数据的特征分析做了简要的介绍。 在第一部分中,我们研究了从非线性混合信号的观测中恢复多维源信号的经典问题。...本文表明,如果混合是由于一个充分可微和可逆但其他任意的非线性函数造成的,并且源的分量信号是统计独立的,具有“非退化”的二阶统计量,则这种恢复是可能的(直到源的原始分量信号的排列和单调缩放)。...这些假设涵盖了许多流行的时间序列模型和随机过程,允许我们将非线性盲源分离的初始问题重新描述为基于优化的函数逼近的简单到状态问题。...本文提出通过最小化一种新的目标函数来解决这个近似问题,该目标函数通过类累积量统计有效量化了多个随机过程之间的相互统计依赖性。...这产生了一个可扩展的、直接的非线性独立分量分析新方法,具有广泛适用的理论保证,实验表明该方法具有良好的性能。 在第二部分,我们从统计鲁棒性的角度重新审视盲源分离问题。

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    R语言中的非线性分类

    你可以在这篇文章中找到8种在R语言中实现的非线性方法,每一种方法都做好了为你复制粘贴及修改你问题的准备。 本文中的所有方法都使用了数据集包中随R提供的虹膜花数据集。...这个数据集描述了虹膜花的测量结果,并且要求将每次的观察结果分类到三种花中的一种。...参加我的免费14天电子邮件课程,并了解如何在您的项目中使用R(附带示例代码)。 点击注册,并获得免费的PDF电子书版本的课程。 现在开始你的免费迷你课程!...神经网络 神经网络(NN)是接收输入并将结果传递到传递的输出的计算单元的图形,这些单元被排序成层,以便将输入矢量的特征连接到输出矢量的特征。...总结 在这篇文章中,您使用虹膜花数据集找到了R中的非线性分类的8种方法。 每种方法都是通用的,可供您复制,粘贴和修改您自己的问题。

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    pytorch中的非线性回归

    pytorch中的非线性回归 简介:非线性回归是指因变量(目标输出)与自变量(特征输入)之间的关系不是线性的情况。...与线性回归不同,非线性回归中因变量与自变量之间的关系可能是曲线状的,可以是多项式关系、指数关系、对数关系等。在非线性回归中,模型的拟合函数通常不是线性的,因此需要使用其他方法来拟合数据。...下面是PyTorch 实现非线性回归,并解释代码中的关键部分。...as plt 接下来,生成一些非线性的数据用于训练模型: # 生成非线性数据 X = torch.unsqueeze(torch.linspace(-1, 1, 100), dim=1) # 生成在...[-1, 1]之间的100个数据点 Y = X.pow(2) + 0.2 * torch.rand(X.size()) # 添加噪声 定义一个简单的非线性回归模型。

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    随机森林随机选择特征的方法_随机森林步骤

    (随机森林(RandomForest,RF)网格搜索法调参) 摘要:当你读到这篇博客,如果你是大佬你可以选择跳过去,免得耽误时间,如果你和我一样刚刚入门算法调参不久,那么你肯定知道手动调参是多么的低效。...对于scikit-learn这个库我们应该都知道,可以从中导出随机森林分类器(RandomForestClassifier),当然也能导出其他分类器模块,在此不多赘述。...一般我们用默认的”auto”就可以了,如果特征数非常多,我们可以灵活使用刚才描述的其他取值来控制划分时考虑的最大特征数,以控制决策树的生成时间。...如果模型样本量多,特征也多的情况下,推荐限制这个最大深度,具体的取值取决于数据的分布。常用的可以取值10-100之间。...,并且传入除需要确定最佳的参数之外的其他参数。

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    拓端tecdat|R语言投资组合优化求解器:条件约束最优化、非线性规划求解

    p=22853 原文出处:拓端数据部落公众号 本文将介绍R中可用于投资组合优化的不同求解器。 通用求解器 通用求解器可以处理任意的非线性优化问题,但代价可能是收敛速度慢。...解决具有绝对值约束和目标函数中的绝对值的二次规划。...用于凸问题、MIP和非凸问题 ROI包为处理R中的优化问题提供了一个框架。它使用面向对象的方法来定义和解决R中的各种优化任务,这些任务可以来自不同的问题类别(例如,线性、二次、非线性规划问题)。...OP(objective = L_objective,..., rhs )) NLP – 考虑非线性规划(NLP) 最大化...然而,如果问题不属于任何类别,那么就必须使用非线性优化的一般求解器。在这个意义上,如果一个局部的解决方案就够了,那么可以用许多求解器的包。

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    R语言非线性混合效应 NLME模型(固定效应&随机效应)对抗哮喘药物茶碱动力学研究

    简介 茶碱数据 head(thdat) 此处,时间是从抽取样品时开始给药的时间(h),浓度是测得的茶碱浓度(mg/L),体重是受试者的体重(kg)。...然而,我们清楚地看到这些曲线之间的一些差异,这不仅仅是由于残差造成的。我们看到病人吸收和消除药物的速度或多或少。 一方面,每个单独的特征将通过_非线性_ 药代动力学 (PK) 模型正确描述 。...将非线性模型拟合到数据 将非线性模型拟合到单个患者 让我们考虑本研究的第一个主题(id=1) the.dat.dta$id==1 ,c("tme)\] plot(data=teo1 我们可能想为这个数据拟合一个.../V/(a-k)\*(exp(-e\*t)-exp(-k\*t)) 然后我们可以使用该 nls 函数将此(非线性)模型拟合到数据 nls(neatin ~p.me1(psi, time)) coef(km1...t,ψ^) e. <- dafme(tm=sq(0,40,=.2)) w.pd1 <- pedct(pk, newaa=wdf) line(da=new., aes(x=tie,y=re1)) 将独特的非线性模型拟合到几个患者上

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    Matlab求解非线性方程的根

    一元非线性方程求解 fzero函数可以用于求一个一元方程的根。通过用于指定起始区间的单元素起点或双元素向量调用该函数。如果为fzero提供起点x0,fzero将首先搜索函数更改符号的点周围的区间。...或者,如果知道函数值的符号不同的两个点,可以使用双元素向量指定该起始区间;fzero 保证缩小该区间并返回符号更改处附近的值。 以下部分包含两个示例,用于说明如何使用起始区间和起点查找函数的零元素。...fzero 的迭代算法可求 [-1 1] 越来越小的子区间。对于每个子区间,humps 在两个端点的符号不同。由于子区间的端点彼此越来越近,因此它们收敛到 humps 的零位置。...可以通过输入以下内容验证 a 中的函数值是否接近零: humps(a) ans = 8.8818e-16 起点的使用 假定不知道 humps 的函数值符号不同的两点。...在这种情况下,可以选择标量 x0 作为 fzero 的起点。fzero 先搜索函数更改符号的点附近的区间。如果 fzero 找到此类区间,它会继续执行上一部分中介绍的算法。

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