“学习笔记”之《算法导论》----第七部分----算法问题选编----第二十九章----线性规划

本人大四即将结束,于2018年12月18日购《算法导论》这本书,慢慢看,第一阶段先主要理解各个章节说的算法都是什么意思,书上的课后习题先不做,用得上什么算法我再详细学习。这是官方课后答案的链接。

放在开头:没有好的算法,坏的算法之说,重点是针对不同的情况,针对不同的数据,针对不同的需求,去选择算法,改良算法。我的数学功底不强,太难的公式我看不懂,太高深的思想我理解不了,我主要以应用为主,不以解释数学公式为主。

一般的线性规划问题是一个线性函数最小化或最大化的问题。还有约束条件,约束条件为等式,可以用拉格朗日乘子法去解决,约束条件为不等式,可一用KKT条件去解决。这都是现在很熟悉的方法了,SVM的推导过程就是个线性规划问题求解过程。这章没有去具体讲KKT,拉格朗日乘子法,它研究的是单纯性算法,是最古老的线性规划算法

下面图展示的是一个非常简单的线性规划问题

“学习笔记”之《算法导论》----第七部分----算法问题选编----第二十九章----线性规划_第1张图片

标准型和松弛型

标准型:

对于上面这个图来说,如果求解问题是最大化,所有的约束都是小于号(除了对每个xi的约束是大于号),那么这就是个标准型。

松弛型:

约束条件处理一下,引入松弛变量s,s=b-a*x,并且s>=0。

松弛变量s又叫基本变量,剩余的就是非基本变量。   

最终的目的就是:让基本变量,非基本变量,都要满足非负,尽可能优化最大化的目标。

单纯形算法

为了使用单纯形算法解决线性规划问题,必须转换成松弛型。

整个过程有些复杂,但是思路倒是简单:把我们要最大化的式子改成这样的形式,常量-系数*xi,这样,由于xi必须为非负,我摩恩只需要将xi取0即可,最后的常量就是最大化的解

程序化

书中分为3段讲解

PIVOT:最核心的部分,内容是一次转动

SIMPLEX:主体部分,标准型的的线性规划作为输入,返回一个n维向量(最优解)

INITIALIZE-SIMPLEX:确定一个线性规划是否有可行解。

对偶性

原理好理解,但是我是很明白为什么原问题不求解,还要构造对偶问题去求解。。。

网上有这么一段话:对偶理论中应用最为广泛的就是拉格朗日对偶,它的基本思想就是把难处理的约束通过乘子移到目标函数上去,只在优化问题中保留容易处理的约束,从而得到原问题的一个松弛问题,而最优的松弛问题可通过以乘子为变量的对偶问题来求得。

后来联想起SVM的推导过程中,有将问题对偶化的过程,总的来说还是以将复杂问题简单化为目的。

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