woods.cpp

共轭梯度的几种方法对标准函数的测试结果比较 附比较结果

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//cF33                           Extended Wood Function
//*
//*                        Initial Point: [-3,-1,-3,-1,......]
//*
#include<iostream.h>
#include<math.h>
#define N 4
void  CALF(int n,double x[],double &f)
{
	f=0.0;
      
	int j=1;
	for(int i=0;i<n/4;i++)
		f = f+100.0*pow((pow(x[4*i-3],2)-x[4*i-2]),2)+pow((x[4*i-3]-1.0),2)+90.0*pow((pow(x[4*i-1],2)-x[4*i]),2)+pow((1.0-x[4*i-1]),2)+10.10*pow((x[4*i-2]-1.0),2)+10.10*pow((x[4*i]-1.0),2)+19.80*(x[4*i-2]-1.0)*(x[4*i]-1.0);
} 

//*-- Gradient
void CALG(int n,double x[],double g[])
{
	int j=0;
	for(int i=0;i<n/4;i++)
	{
		g[j]= 400.0*pow(x[4*i-3],2)-x[4*i-2]*x[4*i-3]+2.0*(x[4*i-3]-1.0);
        g[j+1] =-200.0*(pow(x[4*i-3],2)-x[4*i-2])+20.20*(x[4*i-2]-1.0)+19.80*(x[4*i]-1.0);
        g[j+2] = 360.0*(pow(x[4*i-1],2)-x[4*i])*x[4*i-1]- 2.0*(1.0-x[4*i-1]);   
        g[j+3] =-180.0*(pow(x[4*i-1],2)-x[4*i])+20.20*(x[4*i]-1.0)+ 19.80*(x[4*i-2]-1.0); 
		j=j+4;
	}
}
//*********************************************************************************
double DOIT(double m1[N],double m2[N]){
	double sum=0;
	for(int i=0;i<N;i++)
		sum+=m1[i]*m2[i];
	return sum;
}//DOIT
int wolf1(double x[],double work[],double g[],double alpha,double c1,double c2){
	double f1,f2;
	double temp[N];
	CALF(N,x,f1);
	for(int i=0;i<N;i++)
		temp[i]=x[i]+alpha*work[i];
	CALF(N,temp,f2);
	double temp1=DOIT(g,work);
	double temp2=-c1*alpha*temp1;
	if((f1-f2)>=temp2)return 1;
	else return 0;
}//wolf1
int wolf2(double x[],double work[],double g[],double alpha,double c1,double c2){
	double ng[N];
	double temp[N];
	for(int i=0;i<N;i++)
		temp[i]=x[i]+alpha*work[i];
	CALG(N,temp,ng);
	double temp1=DOIT(ng,work);
	double temp2=c2*fabs(DOIT(g,work));
	if(temp1<=temp2)return 1;
	else return 0;
}//wolf2
void main()
{	
	double x[N],G[N],work[N];
	double c1=0.1,c2=0.5;
	double alpha=1;
	double a=0,b=1000;
	double temp,temp1,temp2,temp3,temp_x[N],temp_g[N];
	int k=0;
	for(int i=0;i<N;i++)
		if(i%2==0)x[i]=-3;
			else x[i]=-1;
    CALG(N,x,G);
	for(i=0;i<N;i++)
		work[i]=-G[i];
	CALF(N,x,temp1);
	temp2=DOIT(G,work);
step2:
    for(i=0;i<N;i++)
		   temp_x[i]=x[i]+alpha*work[i];
	CALF(N,temp_x,temp);
	if(wolf1(x,work,G,alpha,c1,c2))
		goto step3;
	else{
		b=alpha;
		alpha=a+(alpha-a)/(2*(1+(temp1-temp)/((alpha-a)*temp2)));
		k++;
		goto step2;
	}
step3:
	for(i=0;i<N;i++)
		   temp_x[i]=x[i]+alpha*work[i];
	CALG(N,temp_x,temp_g);
	temp3=DOIT(temp_g,work);
	if(wolf2(x,work,G,alpha,c1,c2))
		goto step4;
	else{
		 a=alpha;
		 alpha=alpha+((alpha-a)*temp3)/(temp2-temp3);
		 temp1=temp;
		 temp2=temp3;
		 k++;
		 goto step2;
		
	}
step4:
	cout<<"迭带步数"<<k<<'\n';
	cout<<"alpha:"<<alpha<<'\n';

}