机械优化设计实验指导书Word文档下载推荐.docx

1、 本课程实验成绩依据以下几个方面进行考核 1、实验报告 2、考核所编制的程序 3、实验纪律、出勤等实验一 一维搜索方法本实验求函数 f（x）=（x-3）2 的搜索区间a,b。并用黄金分割法和插值法分别求最优解#include stdio.h/* 函数 f（x）=（x-3）2 */double f（double x） return （x-3）*（x-3）;/* 求搜索区间a,b的函数, x0-初始点; h0-初始步长 */void find_ab（double x0,double h0,double *a,double *b） double h,x1,y1,x2,y2,x3,y3; h=h0;

2、x1=x0; y1=f（x1）; x2=x1+h; y2=f（x2）; if （y2=y1） h=-h0; x3=x1; y3=y1; x1=x2; y1=y2; x2=x3; y2=y3; for （;） h*=2.0; x3=x2+h; y3=f（x3）; if （y20） *a=x1; *b=x3; else *a=x3; *b=x1;/* 黄金分割法 a,b-搜索区间a,b; e-精度 x,y-最优解X*,F*/void search_gold（double a,double b,double e, double *x,double *y） double x1,x2,y1,y2; x1

3、=a+0.382*（b-a）; x2=a+0.618*（b-a）; do if （y1e）; *x=0.5*（a+b）; *y=f（*x）; 二次插值法 xpt,ypt-最优解X*,F*void search_insert（double a,double b,double e, double *xpt,double *fpt） double x1,x2,f1,f2,x3,f3,xp,fp,xp0,c1,c2; int k=1; x1=a; x3=b; x2=0.5*（a+b）; f1=f（x1）; f2=f（x2）; f3=f（x3）; xp0=0; c1=（f3-f1）/（x3-x1）; c

4、2=（f2-f1）/（x2-x1）-c1）/（x2-x3）; if （c2=0.0） *xpt=x2; *fpt=f2; break; xp=0.5*（x1+x3-c1/c2）; fp=f（xp）; if （xp-x1）*（x3-xp）=0.0） *xpt=x2; if （k!=1） if （fabs（xp0-xp）x2） if （f2fp） x3=xp; f3=fp; x1=x2; f1=f2; x2=xp; f2=fp; else if （f2const MAXN = 10;double xkkMAXN,xkMAXN,skMAXN;int N;double F（double *x） ret

5、urn 4*pow（x0-5,2.0）+pow（x1-6,2.0）;double f（double x） for （int i=0; iN; i+） xkki=xki+x*ski; return F（xkk）; 无约束坐标轮换法 x0-初始点 e1-一维搜索精度 e2-求解精度double nc_trans（double *x0,double e1,double e2） int i,j,k=1; double a,b,ax,ay,d; for （j=0; j j+） xkj=x0j; for （i=0; i+） for （j=0; j+） if （j=i） skj=1; else skj=0;

6、 find_ab（0,1,&a,&b）; search_gold（a,b,e2,&ax,&ay）; j+） xkj=xkkj; d=0; j+） d+=（x0j-xkkj）*（x0j-xkkj）; d=sqrt（d）; printf（k=%d;,k）; j+）,x%d=%lf;,j+1,xkkj）;d=%lfn,d）; if （d=e1） break; j+） x0j=xkkj; 鲍威尔法double nc_powell（double *x0,double e1,double e2） int i,j,k=1,m; double ssMAXNMAXN,s1MAXN, ffMAXN,xMAXN,x

7、nMAXN, xn1MAXN,f0,f1,f2,f3; i+） for （j=0; j+） if （j=i） ssij=1; else ssij=0; j+） skj=ssij; ffi=F（xk）; j+） xnj = xkkj; j+） skj=xkkj-x0j; s1j=skj; find_ab（0,1,& search_gold（a,b,e2,& j+） xj=xkkj; j+） d+=（xj-x0j）*（xj-x0j）;x%d=%lf;,j+1,x0j）;=e1） j+） x0j=xj; break; f0=F（x0）; d=f0-ff0; m=0; for （j=1; j+） if

8、 （d=d） if （f2f3） for （j=0; j+） x0j=xnj; else for （j=0; j+） x0j=xn1j; for （i=m+1; ssi-1j=ssij; j+） ssN-1j=s1j;实验三 无约束优化方法-DFP方法 本实验用DFP方法求函数 f（x）=（x1-5）2+（x2-6）2 的最优解/* DFP法-求梯度*/double DF（double *x,double *df） df0=8*（x0-5）; df1=2*（x1-6）; return （sqrt（df0*df0+df1*df1）;/* DFP法-求构造矩阵Ak+1*/void computer

9、_A（double AMAXN,double *cc, double *yy） double BMAXNMAXN,CMAXNMAXN, DMAXNMAXN,EMAXNMAXN; double a,b,c; int i,j,k; Bij=cci*ccj; Dij=yyi*yyj; j+） Eij=0; for （k=0; k k+） Eij+=Aik*Dkj; Cij=0; k+） Cij+=Eik*Akj; a=0; i+） a+=cci*cci; b=0; c=0; j+） c+=yyj*Aji; b+=c*yyi; Aij+=Bij/a-Cij/b; DFP法double nc_dfp（d

10、ouble *x0,double e1,double e2） double AMAXNMAXN,gkMAXN, g0MAXN, ccMAXN,yyMAXN; d=DF（x0,g0）;=e1） return F（x0）; Aij=1; else Aij=0; i+） xki=x0i; k+） skj=0; for （i=0; i+） skj+=-Aji*g0i; printf（=%lf=,ax）; d=DF（xk,gk）;,j+1,xkj）; if （d#define sqr（x） （x）*（x） #define N 10int nt;double funt（double *x,double *

11、g,int *b） int i; g0=x0; g1=x1-1; g2=11-x0-x1; *b=1;nt; i+） if （gi0） *b=0; return sqr（x0-8）+sqr（x1-8）;void find_sk（int nmax,double sk） double sm,c;int i; sm = 0; for （i = 0; i nmax; i+） c =（double）（rand（）+1.0）/RAND_MAX; c = 2*c-1; sm += c*c; ski = c; sm = sqrt（sm）;nmax; i+） ski = ski/sm;void main（） d

12、ouble a,a0,f0,f,e,skN,xkN,x0N,gN; int b1,b2,b,mt,M,i,k; nt=3; M=50; a0=0.4,e=0.01; x00=2; x01=3; mt=2; f0 = funt（x0,g,& for（i=0;mt; if（!b） return; k=0; srand（ （unsigned）time（ NULL ） ）; for（; if（a0=e） break; if（k=M） a0=0.5*a0; find_sk（mt,sk）; a=a0; for （i = 0; i+） xki = x0i+a*ski; f=funt（xk,g,&b1）; i

13、f（!（b1 & ff0） a=-a0;b2）; if（b2 &f0） b=1; else b=1;b） k+; continue; k=0; f0=f; for（i=0; for（; if（b1 &f0） f0=f; else break;%sn, * 最优结果 *）; i+） printf（x*%d = %lfn,i+1,x0i）;f* = %lfn,f0）;/* * 最优结果 * x*1 = 5.511014 x*2 = 5.488826 f* =12.501044*/实验五 约束优化方法-复合型法 本实验用复合型法求目标函数的最优解 int i;/* 排序-按函数值从小到大 */voi

14、d sort（double pxNN,double *pf,int K,int mt） double t;K-1; i+） for（j=i+1;K; j+） if（pfjpfi） t=pfi; pfi=pfj; pfj=t; for（k=0; k+） t=pxik; pxik=pxjk; pxjk=t; int i,j,mt,b; double a,f,f0,fr,d,e,c,gN,x0N,xrN; int H,K;/*H-坏点,K-复合形顶点数*/ double pxNN,pfN;/*复合形顶点及相应的函数值*/ double XLN=2,2,XHN=10,10;/*给定变量的下限和上限*/ /*不等式个数*/ /*变量个数*/ e=0.001; K=3; i+） /*产生初始复合形 */ for （j = 0; j mt; j+） pxij=XLj+c*（XHj-XLj）; pfi=funt（pxi,g,& while （! sort（px,pf,K,mt）; a=1.3; H=K-1;） x0i=0; for（j=0; j+）if（j!=H）x0i+=pxji; x0i/=K-1; i+） xri=x0i+a*（x0i-pxHi）; fr=funt（xr,g,&