[Новости] [Вопросы] [Примеры] [Презентации] Мнения [О себе] [Ссылки] [Пермь] [Статистика] [Поиск]

Программа поиска минимального значения скалярной функции, зависящей от нескольких независимых аргументов.

• Назначение
• Алгоритмы
• Краткое описание компонент:
  • Модуль ChkRSearcher.exe - интерфейс пользователя
  • Библиотека MyFunction.dll, содержащая пользовательскую минимизируемую функцию
  • Общие сведенья
  • Как создать свою dll
  • Библиотека RSearcher.dll - осуществляет поиск
  • Класс CRArg - содержит аргумент функции
  • Класс CRPoint - содержит пробную точку
  • Класс CRGradient - вычисляет вектор-градиент функции в пробной точке
  • Класс CRMinOnLine - ищет значение аргумента, для которого функция принимает минимальное значение
  • Класс CRFileLog - выводит данные в файл на диске
  • Класс CRSearcher - реализует алгоритмы поиска
• Скачать исходники

Назначение:
в начало

Предлагаемые Вашему вниманию модули предназначены для решения задачи определения миниума скалярной функции f(x₁,…,x_n) нескольких независимых скалярных переменных, область изменения которых, представляет из себя n-мерный параллепипед (x_min <= x <= x_max)

Алгоритмы:
в начало

• RANDOMONLY: Основная идея метода заключается в равномерном случайном разбросе пробных точек в области определения функции и выбора среди них такой, при которой значение функции f(x) минимально. Количество таких разбросов (max steps), как и количество самих пробных точек (max points), являются параметрами алгоритма. В зависимости от характера поведения минимизируемой функции, в ряде случаев удаётся повысить точность получаемого решения, для чего реализовано два улучшения основной идеи: RANDOMWITHDESCENDIG и RANDOMWITHLINE
• RANDOMWITHDESCENDIG: Выполняет тоже, что и RANDOMONLY, но дополнительно делает следующее: Если при очередном случайном разбросе не обнаружено пробной точки, в которой значение функции было бы меньше ранее найденной, то область разброса уменьшается на некоторый коэффициент (DESCENDINGCOEF) (при постоянном количестве разбрасываемых пробных точек, это увеличивает “плотность” исследования области аргументов вблизи ранее найденной точки). И наоборот, если обнаружена пробная точка, значение функции в которой, меньше всех ранее просмотренных, то область разброса увеличивается на некоторый коэффициент (INCREASINGCOEF), а центр разброса перемещается в данную точку.
• RANDOMWITHLINE: Выполняется тоже, что и RANDOMWITHDESCENDIG, но дополнительно делается следующее: На множестве пробных точек выбирается точка с минимальным значением функции и относительно неё строится вектор-градиент в сторону убывания значения функции. Далее, через точку с минимальным значением функции в направлении полученного вектора проводится прямая линия и вдоль этой прямой в области определения функции производится поиск точки с минимальным значением функции. Если найденная таким образом точка обладает значение функции меньшим всех ранее найденных, то эта точка запоминается, и центр разброса пробных точек перемещается в неё.

Краткое описание компонент:

Модуль ChkRSearcher.exe - выполняет поиск минимального значения пользовательской функции, загружаемой через dll (Win32 API Dynamic Link Library)
в начало

Он позволяет:

• Загрузить dll, содержащую пользовательскую функцию, предназначенную для минимизации.
• Выбрать алгоритм (Scenario) и настроить параметры (Max steps, Max points) процесса поиска минимального значения загруженной функции.
• Изменить область определения функции (Arg #, Min, Max).
• Начать и остановить процесс поиска.
• Просмотреть как результаты поиска , так и журнал событий возникших в процессе поиска (протокол событий ведётся, если был предварительно включен режим Log file).

Библиотека MyFunction.dll – содержащая пользовательскую минимизируемую функцию

Общие сведенья:
в начало

Как это видно из описания ChkRSearcher.exe, чтобы воспользоваться этим модулем, необходимо, чтобы минимизируемая функция была оформлена в виде динамически загружаемой библиотеки (Win32 API Dynamic Link Library), ожидается, что эта библиотека будет содержать всего две функции factor() и initargs():

• double factor(double args[], int nsize) – возвращает вычисленное значение минимизируемой функции в зависимости от значений независимых переменных, содержащихся в массиве args размерности nsize
• void initargs(CRSearcher* pRSearcher) – определяет количество аргументов и диапазон их изменения

Пример функций:

#ifdef PARABOLA_EXPORTS
#define PARABOLA_API __declspec(dllexport)
#else
#define PARABOLA_API __declspec(dllimport)
#endif

extern "C" PARABOLA_API double factor(double args[], int nsize)
{
   double f1, f2;
   f1 = args[0]-args[1];
   f2 = args[0]+args[1]-10.0;
   return f1*f1+f2*f2/9.0;
}

extern "C" PARABOLA_API void initargs(CRSearcher* pRSearcher)
{
   pRSearcher->AddArg(-10.0, 10.0);
   pRSearcher->AddArg(-9.0, 11.0);
   pRSearcher->m_lpszComment = _T("(x1-x2)**2+(x1+x2-10)**2/9");
}

Здесь строки

   pRSearcher->AddArg(-10.0, 10.0);
   pRSearcher->AddArg(-9.0, 11.0);

в функции initargs() означают, что функция зависит от двух независимых аргументов, причём допустимые значения первого находятся в интервале [-10.0, 10.0], в то время как второго в [-9.0, 11.0], и средняя точка этих интервалов будет выбрана в качестве начальной пробной точки.

Строка:

   pRSearcher->m_lpszComment = _T("(x1-x2)**2+(x1+x2-10)**2/9");

определяет комментарий для Вашей функции, который выводится в файл результатов и позволит Вам отличать одни функции от других.

Как создать dll-библиотеку, содержащую функции factor() и initargs()
в начало

Для создание dll, содержащей Вашу минимизируемую функцию необходимо проделать следующее:

В Microsoft Visual C++ 6.0 создайте новый проект (пункт File\New… на закладке Projects введите название Вашей будущей dll (поле Project name) типа Win32 Dynamic-Link Library и поместите его в подкаталог (поле Location) …\RandomSearcher\Functions\ (на шаге 1 из 1 отметьте пункт: A DLL that exports some symbols, чтобы уменьшить себе трудоёмкость создания библиотеки)

Находясь в созданном проекте, откройте закладку FileView и проделайте следующее:

в файле stdafx.h замените строку

// TODO: reference additional headers your program requires here

на

#include "..\..\RSearcher\Common.h"
#include "..\..\RSearcher\RFileLog.h"
#include "..\..\RSearcher\RArg.h"
#include "..\..\RSearcher\RPoint.h"
#include "..\..\RSearcher\RGradient.h"
#include "..\..\RSearcher\RMinOnLine.h"
#include "..\..\RSearcher\RSearcher.h"

в Вашем файле MyDllName.h удалите весь текст после строки

// This class is exported from the MyDllName.dll

и вставьте туда следующее:

extern "C" MYDLLNAME_API double factor(double args[], int nsize);
extern "C" MYDLLNAME_API void initargs(CRSearcher* pRSearcher);

здесь, конечно, константу MYDLLNAME_API необходимо заменить на Вашу константу, определённую в начале Вашего файла MyDllName.h

в Вашем файле MyDllName.cpp удалите весь текст после строки

// This is an example of an exported variable

и вставьте туда следующее:

// This are an exported functions:

extern "C" MYDLLNAME_API double factor(double args[], int nsize)
{
   /*
     double f1, f2;
     f1 = args[0]-args[1];
     f2 = args[0]+args[1]-10.0;
     return f1*f1+f2*f2/9.0;
   */
}

extern "C" MYDLLNAME_API void initargs(CRSearcher* pRSearcher)
{
   /*
     pRSearcher->AddArg(-10.0, 10.0);
     pRSearcher->AddArg(-9.0, 11.0);
     pRSearcher->m_lpszComment = _T("(x1-x2)**2+(x1+x2-10)**2/9");
   */
}

здесь, константу MYDLLNAME_API также необходимо заменить на Вашу константу, определённую в начале файла MyDllName.h

Далее, удалите комментарий в телах функций factor(), initargs() и напишите вместо этого Ваши их определения.

Обратите внимание, что количество обращений к pRSearcher->AddArg(MyMinArgValue, MyMaxArgValue); в функции initargs() и порядок их следования должен соответствовать количеству аргументов (элементов массива args[]) в Вашей функции factor() и отвечать порядку их следования в массиве args[]

Используя пункт меню Project\Insert Project into WorkSpace… добавьте в Ваш проект, проект с названием RSearcher (..\..\ Rsearcher\ RSearcher.dsp) и далее, воспользовавшись пунктом меню Project\Dependence… следует установить зависимость Вашего проекта от проекта RSearcher (отметьте его галочкой для Вашего проекта)

Установите каталог, в который будет создаваться Ваша DLL. Для этого выберите в дереве объектов Ваш проект, нажмите правую клавишу мыши и из возникшего меню выберите пункт Set as Active Project. Далее, используя пункт меню Project\Settings…, в возникшем диалоге переключитесь на Ваш проект, выберите закладку Link и для Category General в поле Output file name введите следующее ..\..\Bin\MyDllName.dll, что позволит получать создаваемую Вами Dll прямо в каталоге …\RandomSearcher\Bin\

После устранения всех синтаксических ошибок, как надеюсь, Вы получите dll-файл, содержащий Вашу минимизируемую функцию, и способный динамически подключаться из программы ChkRSearcher.exe

Библиотека RSearcher.dll – содержит следующие классы:
в начало

Класс CRPoint – содержит пробную точку
в начало

Скачать исходники [458KB]
Скачать примеры [442KB]

По вопросам, связанным с этим веб-узлом, обращайтесь по адресу: © Michael Drozdov, 2000-2005. Все права защищены. Последнее изменение страницы: Вт, 23 августа 2005