惩罚函数法
惩罚函数法
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"math.h"
const int kkg=3;
double r0;
double f(doublex[])
{doubleff;
ff=pow((x[0]-5),2)+4*pow((x[1]-6),2);
return(ff);
}
/*约束条件子程序*/
void strain(doublex[],doubleg[])
{g[0]=10-x[0];
g[1]=10+x[0]-x[1];
g[2]=25-pow((x[0]-8),2)+pow((x[1]-12),2);
}
/*惩罚函数子程序*/
double objf(doublep[])
{inti;
double ff,sg,*g;
g=(double*)malloc(kkg*sizeof(double));
sg=0;
strain(p,g);
for(i=0;i<kkg;i++)
{if(*(g+i)>0)
sg=sg+r0/(*(g+i));
else
sg=sg+r0*(1e+10);
}
free(g);
ff=f(p)+sg;
return(ff);
}
/*进退函数*/
void jtf(doublex0[],doubleh0,double s[],intn,double a[],doubleb[]){
int i;
double *xx[3],h,f1,f2,f3;
for (i=0;i<3;i++)
xx[i]=(double*)malloc(n*sizeof(double));
h=h0;
for(i=0;i<n;i++)
*(xx[0]+i)=x0[i];
f1=objf(xx[0]);
for(i=0;i<n;i++)
*(xx[1]+i)=*(xx[0]+i)+h*s[i];
f2=objf(xx[1]);
if(f2>=f1)
{h=-h0;
for(i=0;i<n;i++)
*(xx[2]+i)=*(xx[0]+i);
f3=f1;
for(i=0;i<n;i++)
{*(xx[0]+i)=*(xx[1]+i);
*(xx[1]+i)=*(xx[2]+i);
}
f1=f2;
f2=f3;
}
for(;;)
{h=2.0*h;
for(i=0;i<n;i++)
*(xx[2]+i)=*(xx[1]+i)+h*s[i];
f3=objf(xx[2]);
if(f2<f3)
break;
else
{for(i=0;i<n;i++)
{*(xx[0]+i)=*(xx[1]+i);
*(xx[1]+i)=*(xx[2]+i);
}
f1=f2;
f2=f3;
}
}
if(h<0)
for(i=0;i<n;i++)
{a[i]=*(xx[2]+i);
b[i]=*(xx[0]+i);
}
for(i=0;i<n;i++)
{a[i]=*(xx[0]+i);
b[i]=*(xx[2]+i);
}
for(i=0;i<3;i++)
free(xx[i]);
}
/*黄金分割程序*/
double gold (doublea[],doubleb[],doubleeps,int n,double x[])
{
int i;
double f1,f2,*xx[2],ff,q,w;
for(i=0;i<2;i++)
xx[i]=(double*)malloc(n*sizeof(double));
for(i=0;i<n;i++)
{*(xx[0]+i)=a[i]+0.618*(b[i]-a[i]);
*(xx[1]+i)=a[i]+0.382*(b[i]-a[i]);
}
f1=objf(xx[0]);
f2=objf(xx[1]);
{if(f1>f2)
{for(i=0;i<n;i++)
{b[i]=*(xx[0]+i);
*(xx[0]+i)=*(xx[1]+i);
}
f1=f2;
for(i=0;i<n;i++)
*(xx[1]+i)=a[i]+0.382*(b[i]-a[i]);
f2=objf(xx[1]);
}
else
{for(i=0;i<n;i++)
{a[i]=*(xx[1]+i);
*(xx[1]+i)=*(xx[0]+i);
}
f2=f1;
for(i=0;i<n;i++)
*(xx[0]+i)=a[i]+0.618*(b[i]-a[i]);
f1=objf(xx[0]);
}
q=0;
for(i=0;i<n;i++)
q=q+(b[i]-a[i])*(b[i]-a[i]);
w=sqrt(q);
}while(w>eps);
for(i=0;i<n;i++)
x[i]=0.5*(a[i]+b[i]);
ff=objf(x);
for(i=0;i<2;i++)
free(xx[i]);
return(ff);
}
double oneoptim(doublex0[],doubles[],doubleh0,double epsg,int n,double x[])
{doubleff,*a,*b;
a=(double*)malloc(n*sizeof(double));
b=(double*)malloc(n*sizeof(double));
jtf(x0,h0,s,n,a,b);
ff=gold(a,b,epsg,n,x);
free(a);
free(b);
return(ff);
}
/*powell子程序*/
double powell(doublep[],doubleh0,double eps,double epsg,int n,double x[]){inti,j,m;
double *xx[4],*s,*ss;
double f,f0,f1,f2,f3,fx,dlt,df,sdx,q,d;
ss=(double*)malloc(n*(n+1)*sizeof(double));
s=(double*)malloc(n*sizeof(doub
le));
for(i=0;i<=n;i++)
{for(j=0;j<=n;j++)
*(ss+i*(n+1)+j)=0;
*(ss+i*(n+1)+i)=1;
}
for(i=0;i<4;i++)
xx[i]=(double*)malloc(n*sizeof(double));for(i=0;i<n;i++)
*(xx[0]+i)=p[i];
for(;;)
{for(i=0;i<n;i++)
{*(xx[1]+i)=*(xx[0]+i);
x[i]=*(xx[1]+i);
}
f0=f1=objf(x);
dlt=-1;
for(j=0;j<n;j++)
{for(i=0;i<n;i++)
{*(xx[0]+i)=x[i];
*(s+i)=*(ss+i*(n+1)+j);
}
f=oneoptim(xx[0],s,h0,epsg,n,x);df=f0-f;
if(df>dlt)
{dlt=df;
m=j;
}
}
sdx=0;
for(i=0;i<n;i++)
sdx=sdx+fabs(x[i]-(*(xx[1]+i)));if(sdx<eps)
{
for(i=0;i<4;i++)
free(xx[i]);
return(f);
}
for(i=0;i<n;i++)
*(xx[2]+i)=x[i];
f2=f;
for(i=0;i<n;i++)
{*(xx[3]+i)=2*(*(xx[2]+i)-(*(xx[1]+i)));x[i]=*(xx[3]+i);
}
fx=objf(x);
f3=fx;
q=(f1-2*f2+f3)*(f1-f2-dlt)*(f1-f2-dlt);d=0.5*dlt*(f1-f3)*(f1-f3);
if((f3<f1)||(q<d))
{if(f2<=f3)
for(i=0;i<n;i++)
*(xx[0]+i)=*(xx[2]+i);
else
for(i=0;i<n;i++)
*(xx[0]+i)=*(xx[3]+i);
}
else
{for(i=0;i<n;i++)
{*(ss+(i+1)*(n+1))=x[i]-(*(xx[1]+i));
*(s+i)=*(ss+(i+1)*(n+1));
}
f=oneoptim(xx[0],s,h0,epsg,n,x);
for(i=0;i<n;i++)
*(xx[0]+i)=x[i];
for(j=m+1;j<=n;j++)
for(i=0;i<n;i++)
*(ss+i*(n+1)+j-1)=*(ss+i*(n+1)+j);
}
}
}
/*内点惩罚函数主程序*/
void main()
{int i;
double p[]={3,4};
double fom,fxo,c,x[2];
c=0.1;
r0=120;
fom=100;
do
{
fxo=powell(p,0.1,0.001,0.0001,2,x);
if(fabs(fom-fxo)>0.001)
{
fom=fxo;
r0=c*r0;
for(i=0;i<2;i++)
*(p+i)=x[i];
}
else
{
printf("输出最优点及其目标函数值:\n");
printf("x[0]=%f,x[1]=%f,ff=%f\n",x[0],x[1],fxo);return;
}
}while(1);
}
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