matlab鲍威尔法(Powell)
%改进鲍威尔法
clc
clear all
syms x1 x2 a1 a2 a3 b1 b2 b3
f = x1*x1+2*x2*x2-4*x1-2*x1*x2;
X=[x1;x2];
X0=[1 1]'; %给定初始点
Theta_error=0.001;
e1=[1 0]';
e2=[0 1]';
FX0=subs(f,X,X0);
n=2;
k=0;
k1=0;
k2=0;
d1=e1;%初始搜搜方向
d2=e2;
i=1;
%求a1,a2,X1,X2
Da1=[];
Da2=[];
Da3=[];
DX0=[];
DX00=[];
DXX0=[];
DXXX0=[];
DX1=[];
DX11=[];
DX2=[];
DX22=[];
DX3=[];
DX33=[];
DF=[];
Xh1 = X0+a1.*d1;
FXh1 = subs(f,X,Xh1);
dFXh1 = gradient(FXh1,a1);
a1 = solve(dFXh1);
f = x1*x1+2*x2*x2-4*x1-2*x1*x2;
X1 = X0+a1*e1;
FX1 = subs(f,X,X1);
Xh0 = X1+a2.*d2;
FXh2 = subs(f,X,Xh0);
dFXh0 = gradient(FXh2,a2);
a2 = solve(dFXh0);
X2 = X1+a2*e2;
FX2 = subs(f,X,X2);
deta1 = FX0-FX1;
deta2 = FX1-FX2;
m = [deta1,deta2];
M=sort(m); %将deta从小到大排序,然后最后一位就是最大值
deta_Max=M(2);
%k=1
d3=X2-X0;
X3=2*X2-X0;
FX3 = subs(f,X,X3);
if FX3 < FX0 && (FX0-2*FX2+FX3)*(FX0-FX2-deta_Max)^2 < 0.5*deta_Max*(FX0-FX3)^2
XX0=X2+a3.*d3;
h0=X2+a3.*d3;
Fh0 = subs(f,X,h0);
dFh0 = gradient(Fh0,a3);
a3 = solve(dFh0);
XX0=X2+a3.*d3;
d1=d2;
d2=d3;
else
d1=d1;
d2=d2;
if FX2<FX3
XX0=X2;
else
XX0=X3;
end
end
while norm(XX0-X0) >= Theta_error
k=k+1;
X0=XX0; DX0(k)=X0(1);DX00(k)=X0(2);
%求a1,a2,X1,X2
a1=b1;
Xh1 = XX0+a1.*d1;
FXh1 = subs(f,X,Xh1);
dFXh1 = gradient(FXh1,b1);
a1 = solve(dFXh1); Da1(k)=a1;
f = x1*x1+2*x2*x2-4*x1-2*x1*x2;
X1 = XX0+a1.*d1; DX1(k)=X1(1);DX11(k)=X1(2);
FX1 = subs(f,X,X1);
a2=b2;
Xh0 = X1+a2.*d2;
FXh2 = subs(f,X,Xh0);
dFXh0 = gradient(FXh2,b2);
a2 = solve(dFXh0); Da2(k)=a2;
X2 = X1+a2.*d2; DX2(k)=X2(1);DX22(k)=X2(2);
FX2 = subs(f,X,X2);
FX0 = subs(f,X,XX0);
deta1 = FX0-FX1;
deta2 = FX1-FX2;
m = [deta1,deta2];
M=sort(m); %将deta从小到大排序,然后最后一位就是最大值
deta_Max=M(2);
if FX3 < FX0 && (FX0-2*FX2+FX3)*(FX0-FX2-deta_Max)^2 < 0.5*deta_Max*(FX0-FX3)^2
%走该条通道看k1++
k1=k1+1;
a3=b3; Da3(k)=a3;
XX0=X2+a3*d3;
h0=X2+a3*d3;
Fh0 = subs(f,X,h0);
dFh0 = gradient(Fh0,a3);
a3 = solve(dFh0); Da3(k)=a3;
XX0=X2+a3*d3; DXX0(k)=XX0(1);DXXX0(k)=XX0(2);DF(k)=subs(f,X,XX0);
d1=d2;
d2=d3;
else
%走该条通道看k2++
k2=k2+1;
if FX2<FX3
XX0=X2; DXX0(k)=XX0(1);DXXX0(k)=XX0(2);DF(k)=subs(f,X,XX0);
else
XX0=X3; DXX0(k)=XX0(1); DXXX0(k)=XX0(2);DF(k)=subs(f,X,XX0);
end
end
%axis([0 10 0 10]);
plot(XX0(1),XX0(2),'rp')
%plot(X0(1),X0(2),'b*')
line([X0(1) X1(1)],[X0(2) X1(2)]);
line([X0(1) X2(1)],[X0(2) X2(2)]);
line([X1(1) X2(1)],[X1(2) X2(2)]);
line([X0(1) XX0(1)],[X0(2) XX0(2)]);
hold on
end
grid on
axis([3 5 0 4])
ezplot('-8 =x1*x1+2*x2*x2-4*x1-2*x1*x2')
hold on
ezplot('-7.998 =x1*x1+2*x2*x2-4*x1-2*x1*x2')
hold on
ezplot('0 =x1*x1+2*x2*x2-4*x1-2*x1*x2')
hold on
X_output=XX0;
FX_output= subs(f,X,X_output);
%double(X_output);double(FX_output);
X_output,FX_output
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