python求解二次規劃問題

2021-09-02 02:36:30 字數 1910 閱讀 5210

python中支援convex optimization(凸規劃)的模組為cvxopt,其安裝方式為:

pip install  cvxopt
二次型

二次型(quadratic form):n個變數的二次多項式稱為二次型,即在乙個多項式中,未知數的個數為任意多個,但每一項的次數都為2的多項式。其基本形式如下

亦可寫作,

2.正定矩陣

設a是n階實對稱矩陣, 如果對任意一非零實向量x,都使二次型

相應的,如果對任意一非零實向量x,都使二次型

3.二次規劃問題

二次規劃是指,帶有二次型目標函式和約束條件的最優化問題。其標準形式如下:

即在gx工具包:cvxopt  python 凸優化包

函式原型:cvxopt.solvers.qp(p,q,g,h,a,b)

p,q,g,h,a,b的含義參見上面的二次規劃問題標準形式。

程式設計求解思路:

1.對於乙個給定的二次規劃問題,先轉換為標準形式(參見數學基礎中所講的二次型二中形式轉換)

2.對照標準形勢,構建出矩陣p,q,g,h,a,b

3.呼叫result=cvxopt.solvers.qp(p,q,g,h,a,b)求解

4.print(result)檢視結果,其中result是乙個字典,我們可直接獲得其某個屬性,e.g. print(result['x'])

下面我們來看乙個例子

a = matrix([1.0,1.0],(1,2))#原型為cvxopt.matrix(array,dims),等價於a = matrix([[1.0],[1.0]])

b = matrix([1.0])

result = solvers.qp(p,q,g,h,a,b)

print('x\n',result['x'])

執行結果:

注意事項:

cvxopt.matrix與numpy.matrix的排列順序不同,其中cvxopt.matrix是列優先,numpy.matrix是行優先。具體可見下面例項

import numpy as np

from cvxopt import matrix

a = np.matrix([[1,2],[3,4]])

b = matrix([[1,2],[3,4]])

print('numpy.matrix',a)

print('cvxopt.matrix',b)

執行結果:

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