Файл:Karmarkar.svg

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Повна роздільність (SVG-файл, номінально 720 × 540 пікселів, розмір файлу: 43 КБ)

Опис файлу

Опис
English: Solution of example LP in Karmarkar's algorithm. Blue lines show the constraints, Red shows each iteration of the algorithm.
Час створення
Джерело Власна робота
Автор Gjacquenot

Ліцензування

Я, власник авторських прав на цей твір, добровільно публікую його на умовах такої ліцензії:
w:uk:Creative Commons
зазначення авторства поширення на тих же умовах
Ви можете вільно:
  • ділитися – копіювати, поширювати і передавати твір
  • модифікувати – переробляти твір
При дотриманні таких умов:
  • зазначення авторства – Ви повинні вказати авторство, надати посилання на ліцензію і вказати, чи якісь зміни було внесено до оригінального твору. Ви можете зробити це в будь-який розсудливий спосіб, але так, щоб він жодним чином не натякав на те, наче ліцензіар підтримує Вас чи Ваш спосіб використання твору.
  • поширення на тих же умовах – Якщо ви змінюєте, перетворюєте або створюєте іншу похідну роботу на основі цього твору, ви можете поширювати отриманий у результаті твір тільки на умовах такої ж або сумісної ліцензії.

Source code (Python)

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
#
# Python script to illustrate the convergence of Karmarkar's algorithm on
# a linear programming problem.
#
# http://en.wikipedia.org/wiki/Karmarkar%27s_algorithm
#
# Karmarkar's algorithm is an algorithm introduced by Narendra Karmarkar in 1984
# for solving linear programming problems. It was the first reasonably efficient
# algorithm that solves these problems in polynomial time.
#
# Karmarkar's algorithm falls within the class of interior point methods: the
# current guess for the solution does not follow the boundary of the feasible
# set as in the simplex method, but it moves through the interior of the feasible
# region, improving the approximation of the optimal solution by a definite
# fraction with every iteration, and converging to an optimal solution with
# rational data.
#
# Guillaume Jacquenot
# 2015-05-03
# CC-BY-SA

import numpy as np
import matplotlib
from matplotlib.pyplot import figure, show, rc, grid

class ProblemInstance():
    def __init__(self):
        n = 2
        m = 11
        self.A = np.zeros((m,n))
        self.B = np.zeros((m,1))
        self.C = np.array([[1],[1]])
        self.A[:,1] = 1
        for i in range(11):
            p = 0.1*i
            self.A[i,0] = 2.0*p
            self.B[i,0] = p*p + 1.0

class KarmarkarAlgorithm():
    def __init__(self,A,B,C):
        self.maxIterations = 100
        self.A = np.copy(A)
        self.B = np.copy(B)
        self.C = np.copy(C)
        self.n = len(C)
        self.m = len(B)
        self.AT = A.transpose()
        self.XT = None

    def isConvergeCriteronSatisfied(self, epsilon = 1e-8):
        if np.size(self.XT,1)<2:
            return False
        if np.linalg.norm(self.XT[:,-1]-self.XT[:,-2],2) < epsilon:
            return True

    def solve(self, X0=None):
        # No check is made for unbounded problem
        if X0 is None:
            X0 = np.zeros((self.n,1))
        k = 0
        X = np.copy(X0)
        self.XT = np.copy(X0)
        gamma = 0.5
        for _ in range(self.maxIterations):
            if self.isConvergeCriteronSatisfied():
                break
            V = self.B-np.dot(self.A,X)
            VM2 = np.linalg.matrix_power(np.diagflat(V),-2)
            hx = np.dot(np.linalg.matrix_power(np.dot(np.dot(self.AT,VM2),self.A),-1),self.C)
            hv = -np.dot(self.A,hx)
            coeff = np.infty
            for p in range(self.m):
                if hv[p,0]<0:
                    coeff = np.min((coeff,-V[p,0]/hv[p,0]))
            alpha = gamma * coeff
            X += alpha*hx
            self.XT = np.concatenate((self.XT,X),axis=1)

    def makePlot(self,outputFilename = r'Karmarkar.svg', xs=-0.05, xe=+1.05):
        rc('grid', linewidth = 1, linestyle = '-', color = '#a0a0a0')
        rc('xtick', labelsize = 15)
        rc('ytick', labelsize = 15)
        rc('font',**{'family':'serif','serif':['Palatino'],'size':15})
        rc('text', usetex=True)

        fig = figure()
        ax = fig.add_axes([0.12, 0.12, 0.76, 0.76])
        grid(True)
        ylimMin = -0.05
        ylimMax = +1.05
        xsOri = xs
        xeOri = xe
        for i in range(np.size(self.A,0)):
            xs = xsOri
            xe = xeOri
            a = -self.A[i,0]/self.A[i,1]
            b = +self.B[i,0]/self.A[i,1]
            ys = a*xs+b
            ye = a*xe+b
            if ys>ylimMax:
                ys = ylimMax
                xs = (ylimMax-b)/a
            if ye<ylimMin:
                ye = ylimMin
                xe = (ylimMin-b)/a
            ax.plot([xs,xe], [ys,ye], \
                    lw = 1, ls = '--', color = 'b')
        ax.set_xlim((xs,xe))
        ax.plot(self.XT[0,:], self.XT[1,:], \
                lw = 1, ls = '-', color = 'r', marker = '.')
        ax.plot(self.XT[0,-1], self.XT[1,-1], \
                lw = 1, ls = '-', color = 'r', marker = 'o')
        ax.set_xlim((ylimMin,ylimMax))
        ax.set_ylim((ylimMin,ylimMax))
        ax.set_aspect('equal')
        ax.set_xlabel('$x_1$',rotation = 0)
        ax.set_ylabel('$x_2$',rotation = 0)
        ax.set_title(r'$\max x_1+x_2\textrm{ s.t. }2px_1+x_2\le p^2+1\textrm{, }\forall p \in [0.0,0.1,...,1.0]$',
                     fontsize=15)
        fig.savefig(outputFilename)
        fig.show()

if __name__ == "__main__":
    p = ProblemInstance()
    k = KarmarkarAlgorithm(p.A,p.B,p.C)
    k.solve(X0 = np.zeros((2,1)))
    k.makePlot(outputFilename = r'Karmarkar.svg', xs=-0.05, xe=+1.05)

Підписи

Додайте однорядкове пояснення, що саме репрезентує цей файл

Об'єкти, показані на цьому файлі

зображує

Історія файлу

Клацніть на дату/час, щоб переглянути, як тоді виглядав файл.

Дата/часМініатюраРозмір об'єктаКористувачКоментар
поточний15:34, 22 листопада 2017Мініатюра для версії від 15:34, 22 листопада 2017720 × 540 (43 КБ)DutchCanadianThe right hand side for the constraints appears to be p<sup>2</sup>+1, rather than p<sup>2</sup>, going by both the plot and the code (note the line <tt>self.B[i,0] = p*p + 1.0</tt>). Updated the header line.
19:29, 3 травня 2015Мініатюра для версії від 19:29, 3 травня 2015720 × 540 (41 КБ)GjacquenotUpdated constraint display
19:26, 3 травня 2015Мініатюра для версії від 19:26, 3 травня 2015720 × 540 (41 КБ)GjacquenotUpdated constraint display
19:17, 3 травня 2015Мініатюра для версії від 19:17, 3 травня 2015720 × 540 (41 КБ)GjacquenotUpdated constraint display
18:54, 3 травня 2015Мініатюра для версії від 18:54, 3 травня 2015720 × 540 (41 КБ)GjacquenotUser created page with UploadWizard

Така сторінка використовує цей файл:

Глобальне використання файлу

Цей файл використовують такі інші вікі:

Метадані