bfgs算法
创始人
2024-12-01 02:01:41
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BFGS算法,即拟牛顿法中最常用的一种方法,其全称是Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno法。它属于无约束非线性优化算法,适合于求解大规模优化问题。BFGS算法基于牛顿法,但避免了在每一步迭代中计算海森矩阵的高昂代价。

BFGS算法的核心思想是通过利用历史信息,利用近似的方式来计算海森矩阵的逆矩阵。在BFGS算法中,海森矩阵的逆矩阵被近似为一个对称正定矩阵,而非像牛顿法那样精确计算。这种近似方法要比求解高阶导数更具有实际意义。

下面是Python实现的BFGS算法的示例代码:

import numpy as np

def bfgs(f, x0, eps=1e-6, max_iter=1000):
    n = x0.shape[0]
    B = np.eye(n)
    x = x0
    k = 0
    gk = grad(f, x)
    while np.linalg.norm(gk) > eps and k < max_iter:
        pk = - np.dot(B, gk)
        alpha = line_search(f, x, pk)
        x_new = x + alpha * pk
        sk = x_new - x
        x = x_new
        gk_new = grad(f, x)
        yk = gk_new - gk
        gk = gk_new
        B = np.dot((np.eye(n) - np.outer(sk, yk) / np.dot(yk.T, sk)), np.dot(B, (np.eye(n) - np.outer(yk, sk) / np.dot(yk.T, sk)))) + np.outer(sk, sk) / np.dot(yk.T, sk)
        k = k + 1
    return x

def grad(f, x, eps=1e-6):
    n = x.shape[0]
    g = np.zeros(n)
    for i in range(n):
        xi = x[i]
        x[i] = xi + eps
        f1 = f(x)
        x[i] = xi - eps
        f2 = f(x)
        x[i] = xi
        g[i] = (f1 - f2) / (2 * eps)
    return g

def

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