京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
优化算法—拟牛顿法之DFP算法
一、牛顿法
,其中x表示向量。在牛顿法的求解过程中,首先是将函数
在
处展开,展开式为:

,表示的是目标函数在
的梯度,是一个向量。
,表示的是目标函数在
处的Hesse矩阵。省略掉最后面的高阶无穷小项,即为:




时,上式为:

此时,是否可以通过
模拟出Hesse矩阵的构造过程?此方法便称为拟牛顿法(QuasiNewton),上式称为拟牛顿方程。在拟牛顿法中,主要包括DFP拟牛顿法,BFGS拟牛顿法。
二、DFP拟牛顿法
1、DFP拟牛顿法简介


,可以得到:

2、DFP校正方法的推导
,其中
的向量。
。
可以简化为:

代入上式:

代入上式:

为实数
的向量。上式中,参数a和
解的可能性有很多,我们取特殊的情况,假设
。则:


则:

3、DFP拟牛顿法的算法流程
对称正定,
由上述的DFP校正公式确定,那么
对称正定的充要条件是
。

DFP拟牛顿法的算法流程如下:
4、求解具体的优化问题

。
[python] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
#coding:UTF-8
'''''
Created on 2015年5月19日
@author: zhaozhiyong
'''
from numpy import *
#fun
def fun(x):
return 100 * (x[0,0] ** 2 - x[1,0]) ** 2 + (x[0,0] - 1) ** 2
#gfun
def gfun(x):
result = zeros((2, 1))
result[0, 0] = 400 * x[0,0] * (x[0,0] ** 2 - x[1,0]) + 2 * (x[0,0] - 1)
result[1, 0] = -200 * (x[0,0] ** 2 - x[1,0])
return result
dfp.py
[python] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
#coding:UTF-8
'''''
Created on 2015年5月19日
@author: zhaozhiyong
'''
from numpy import *
from function import *
def dfp(fun, gfun, x0):
result = []
maxk = 500
rho = 0.55
sigma = 0.4
m = shape(x0)[0]
Hk = eye(m)
k = 0
while (k < maxk):
gk = mat(gfun(x0))#计算梯度
dk = -mat(Hk)*gk
m = 0
mk = 0
while (m < 20):
newf = fun(x0 + rho ** m * dk)
oldf = fun(x0)
if (newf < oldf + sigma * (rho ** m) * (gk.T * dk)[0,0]):
mk = m
break
m = m + 1
#DFP校正
x = x0 + rho ** mk * dk
sk = x - x0
yk = gfun(x) - gk
if (sk.T * yk > 0):
Hk = Hk - (Hk * yk * yk.T * Hk) / (yk.T * Hk * yk) + (sk * sk.T) / (sk.T * yk)
k = k + 1
x0 = x
result.append(fun(x0))
return result
testDFP.py
[python] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
#coding:UTF-8 数据分析师培训
'''''
Created on 2015年5月19日
@author: zhaozhiyong
'''
from bfgs import *
from dfp import dfp
import matplotlib.pyplot as plt
x0 = mat([[-1.2], [1]])
result = dfp(fun, gfun, x0)
n = len(result)
ax = plt.figure().add_subplot(111)
x = arange(0, n, 1)
y = result
ax.plot(x,y)
plt.show()
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在实验检测、质量控制、科研验证等场景中,“方法验证”是确保检测/分析结果可靠、可复用的核心环节——无论是新开发的检测方法 ...
2026-03-04在数据分析、科研实验、办公统计等场景中,我们常常需要对比两组数据的整体差异——比如两种营销策略的销售额差异、两种实验方案 ...
2026-03-04在数字化转型进入深水区的今天,企业对数据的依赖程度日益加深,而数据治理体系则是企业实现数据规范化、高质量化、价值化的核心 ...
2026-03-04在深度学习,尤其是卷积神经网络(CNN)的实操中,转置卷积(Transposed Convolution)是一个高频应用的操作——它核心用于实现 ...
2026-03-03在日常办公、数据分析、金融理财、科研统计等场景中,我们经常需要计算“平均值”来概括一组数据的整体水平——比如计算月度平均 ...
2026-03-03在数字化转型的浪潮中,数据已成为企业最核心的战略资产,而数据治理则是激活这份资产价值的前提——没有规范、高质量的数据治理 ...
2026-03-03在Excel办公中,数据透视表是汇总、分析繁杂数据的核心工具,我们常常通过它快速得到销售额汇总、人员统计、业绩分析等关键结果 ...
2026-03-02在日常办公和数据分析中,我们常常需要探究两个或多个数据之间的关联关系——比如销售额与广告投入是否正相关、员工出勤率与绩效 ...
2026-03-02在数字化运营中,时间序列数据是CDA(Certified Data Analyst)数据分析师最常接触的数据类型之一——每日的营收、每小时的用户 ...
2026-03-02在日常办公中,数据透视表是Excel、WPS等表格工具中最常用的数据分析利器——它能快速汇总繁杂数据、挖掘数据关联、生成直观报表 ...
2026-02-28有限元法(Finite Element Method, FEM)作为工程数值模拟的核心工具,已广泛应用于机械制造、航空航天、土木工程、生物医学等多 ...
2026-02-28在数字化时代,“以用户为中心”已成为企业运营的核心逻辑,而用户画像则是企业读懂用户、精准服务用户的关键载体。CDA(Certifi ...
2026-02-28在Python面向对象编程(OOP)中,类方法是构建模块化、可复用代码的核心载体,也是实现封装、继承、多态特性的关键工具。无论是 ...
2026-02-27在MySQL数据库优化中,索引是提升查询效率的核心手段—— 面对千万级、亿级数据量,合理创建索引能将查询时间从秒级压缩到毫秒级 ...
2026-02-27在数字化时代,企业积累的海量数据如同散落的珍珠,若缺乏有效的梳理与分类,终将难以发挥实际价值。CDA(Certified Data Analys ...
2026-02-27在问卷调研中,我们常遇到这样的场景:针对同一批调查对象,在不同时间点(如干预前、干预后、随访期)发放相同或相似的问卷,收 ...
2026-02-26在销售管理的实操场景中,“销售机会”是核心抓手—— 从潜在客户接触到最终成交,每一个环节都藏着业绩增长的关键,也暗藏着客 ...
2026-02-26在CDA数据分析师的日常工作中,数据提取、整理、加工是所有分析工作的起点,而“创建表”与“创建视图”,则是数据库操作中最基 ...
2026-02-26在机器学习分析、数据决策的全流程中,“数据质量决定分析价值”早已成为行业共识—— 正如我们此前在运用机器学习进行分析时强 ...
2026-02-25在数字化时代,数据已成为企业决策、行业升级的核心资产,但海量杂乱的原始数据本身不具备价值—— 只有通过科学的分析方法,挖 ...
2026-02-25