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vb优化编程
2025-09-30 19:41:10 责编:小OO
文档
一位搜索方法VB程序

一,外推法确定搜索区间

程序流程图

编程思路:

假定在搜索区间[a,b]内取任意两点a1,b1,且a1当f(a1)当f(a1)>=f(b1)时,函数的极小值在区间[a1,b]内。

故需要编写if条件语句

程序语句:

Function F(ByVal x As Single) As Double

F = Val(Text1.Text) * x ^ 4 + Val(Text2.Text) * x ^ 3 + Val(Text3.Text) * x ^ 2 + Val(Text4.Text) * x + Val(Text5.Text) + Val(Text15.Text) * Sin(Val(Text14.Text) * x)'定义公共函数

End Function

Private Sub Command5_Click()

Dim a As Double, b As Double

Dim h0 As Double, h As Double

Dim y1 As Double, y2 As Double, y3 As Double

Dim a1 As Double, a2 As Double, a3 As Double

a = Val(Text6.Text)

b = Val(Text7.Text)

h0 = Val(InputBox("h0=?"))

If h0 = 0 Then

h0 = (b - a) / 4

End If

a1 = 0: h = h0: a2 = h

y1 = F(a1): y2 = F(a2)

If y2 > y1 Then

h = -h

a3 = a1: y3 = y1

a1 = a2: y1 = y2

a2 = a3: y2 = y3

a3 = a2 + h: y3 = F(a3)

Else

a3 = a2 + h: y3 = F(a3)

End If

While y3 < y2

h = h * 2

a1 = a2: y1 = y2

a2 = a3: y2 = y3

a3 = a2 + h: y3 = F(a3)

Wend

Text17.Text = a1 '(新区间左端点)

Text18.Text = a3 '(新区间右端点)

End Sub

程序界面:

二,一维搜索试探法:黄金分割法和斐波那契法

(1)黄金分割法

程序框图

编程思路:

给出初始搜索区间[a,b]和收敛精度e;

在搜索区间内用a1,b1将[a,b]分为三段,运用while语句和if语句的嵌套完成迭代,循环主体为:

a1=b-0.618(b-a);b1=a+0.618(b-a)。当y1≥y2时将a1赋值予a,将b1赋值予a1并重新计算b1,y1,y2;当y1<y2,将b1赋予b,a1赋予b1并重新计算a,y1,y2。

用if作为终止循环的条件。

程序语句

Private Sub Command1_Click()

Dim a As Double, b As Double, eps As Double, r As Double, i As Integer, x1 As Double, y1 As Double, x2 As Double, y2 As Double, xm As Double, Fx As Double, M As Double, n As Double

a = Val(Text6.Text)        '搜索区间左端点

b = Val(Text7.Text)        '搜索区间右端点

r = 0.618

eps = Val(Text8.Text) '在文本框4中写入的值转换为数值型赋值给精度eps

x1 = a + 0.382 * (b - a)       '给x1赋一个初值

y1 = F(x1) '计算这个初值所对应的函数值,以下是3-2中的例子

x2 = a + r * (b - a)       '给x2赋一个初值

y2 = F(x2) '计算这个初值所对应的函数值

While Abs((b - a) / b) >= eps Or Abs(y2 - y1) / y2 >= eps

i = i + 1          '当符合上述条件时进行一次循环

If y1 <= y2 Then '如果y1>=y2,那么将x1赋值给a,x2赋值给x1,y2赋值给y1

b = x2

x2 = x1

y2 = y1

x1 = a + 0.382 * (b - a)      '给x1赋一个值

y1 = F(x1)    '计算这个值所对应的函数值

Else              '如果y1a = x1

x1 = x2

y1 = y2

x2 = a + r * (b - a)       '给x2赋一个值

y2 = F(x2)      '计算这个值所对应的函数值

End If

Wend

xm = 0.5 * (a + b) '极小值点赋值给xm

x = xm

y = F(xm)

ym = y             '计算极小值赋值给ym

Label7.Caption = "搜索区间:" & Text6.Text & "到" & Text7.Text & "    " & "循环次数i=" & i & "    " & "极小值xm=" & xm & "    " & i & "次迭代后区间的函数极值为:" & ym

End Sub

程序界面:

(2)斐波那契法

算法步骤:

1,确定单峰区间[a,b],精度e;

2,确定所需计算的试点总数(即计算函数的次数)n;

3,确定试点并计算相应的函数值,在区间内的试点:x2=a+Fn-1/Fn(b-a);x1=b-Fn-1/Fn(b-a),函数值:f1=f(x1),f2=f(x2);

4,比较f2,f1大小,当f2≥f1时新区间为[a,x2];反之为[x1,b];

5,终止条件丨b-a丨≤e

程序语句:

Private Sub Command2_Click()

Dim a As Double, b As Double, eps As Double

a = Val(Text6.Text)        '搜索区间左端点

b = Val(Text7.Text)        '搜索区间右端点

eps = Val(Text8.Text)

Dim fi As Double, fj As Double, fk As Double, i As Double, n As Double

fj = 1

fk = 1

n = 2

While fk < Abs((b - a) / eps)  '求斐波那契数列,确定fn和fn-1,此时fj为fn-1,fk为fn

i = fk

fk = fk + fj

fj = i

n = n + 1

Wend

Dim x1 As Double, y1 As Double, x2 As Double, y2 As Double, j As Double

x1 = a + (1 - (fj / fk)) * (b - a)

x2 = a + (fj / fk) * (b - a)

y1 = F(x1)

y2 = F(x2)

While Abs(b - a) > eps '比较f2,f1大小,当f2≥f1时新区间为[a,x2];反之为[x1,b]

j = j + 1

If y2 >= y1 Then

b = x2

x2 = x1

y2 = y1

x1 = a + b - x2

y1 = F(x1)

Else

a = x1

x1 = x2

y1 = y2

x2 = a + b - x1

y2 = F(x2)

End If

Wend

xm = 0.5 * (a + b) '极小值点赋值给xm

x = xm

y = F(xm)

ym = y             '计算极小值赋值给ym

Label9.Caption = "搜索区间:" & Text6.Text & "到" & Text7.Text & "    " & "循环次数j=" & j & "    " & "极小值xm=" & xm & "    " & j & "次迭代后区间的函数极值为:" & ym

End Sub

程序界面

三,一维搜索插值法:牛顿法和二次插值法

(1)牛顿法

牛顿迭代公式

设r是f(x) = 0的根,选取x0作为r初始近似值,过点(x0,f(x0))做曲线y = f(x)的切线L,L的方程为y = f(x0)+f'(x0)(x-x0),求出L与x轴交点的横坐标 x1 = x0-f(x0)/f'(x0),称x1为r的一次近似值。过点(x1,f(x1))做曲线y = f(x)的切线,并求该切线与x轴交点的横坐标 x2 = x1-f(x1)/f'(x1),称x2为r的二次近似值。重复以上过程,得r的近似值序列,其中x(n+1)=x(n)-f(x(n))/f'(x(n)),称为r的n+1次近似值,上式称为牛顿迭代公式。

程序语句

定义求导函数

Function G(ByVal x As Single) As Double

G = Val(Text1.Text) * 4 * x ^ 3 + Val(Text2.Text) * 3 * x ^ 2 + Val(Text3.Text) * 2 * x + Val(Text4.Text) + Val(Text15.Text) * Val(Text14.Text) * Cos(Val(Text14.Text) * x)

End Function

定义二次求导函数

Function M(ByVal x As Single) As Double

M = Val(Text1.Text) * 4 * 3 * x ^ 2 + Val(Text2.Text) * 3 * 2 * x + Val(Text3.Text) * 2 - Val(Text15.Text) * Val(Text14.Text) * Val(Text14.Text) * Sin(Val(Text14.Text) * x)

End Function

主程序:

Private Sub Command3_Click()

Dim a As Double, b As Double, eps As Double, k As Double

eps = Val(Text10.Text)

a = Val(Text9.Text)

b = a - (G(a) / M(a))

Label10.Caption = "a=" & a

While Abs(b - a) > eps

k = k + 1

Label10.Caption = Label10.Caption & "  " & b

a = b

b = a - G(a) / M(a)

Wend

Label10.Caption = Label10.Caption & "  " & "迭代次数" & k & "   " & "极小值a*:  " & b

End Sub

程序界面

(2)二次插值法

程序框图

基本思路:

二次插值的基本思想是利用目标函数在不同3点的函数值构成一个与原函数f(x)相近似的二次多项式p(x),以函数p(x)的极值点xp(即p’(x*p)=0的根)作为目标函数f(x)的近似极值点。

程序语句:

Private Sub Command4_Click()

Dim a As Double, b As Double, i As Integer, x1 As Double, y1 As Double, x2 As Double, y2 As Double, x3 As Double, y3 As Double, c1 As Double, c2 As Double, xp As Double, yp As Double, xm As Double, ym As Double

a = Val(Text11.Text)    '搜索区间左端点

b = Val(Text12.Text)       '搜索区间右端点

i = 0: h = Val(Text16.Text): eps = Val(Text13.Text) '输入步长,控制误差

x1 = a             '输入左端点

y1 = F(a) '计算左端点的函数值

MsgBox ("a2是区间中点。")               '输入插入点

x2 = 0.5 * (b - a)

y2 = F(x2)          '计算插入点的函数值

x3 = b              '输入右端点

y3 = F(b)             '计算右端点的函数值

c1 = (y3 - y1) / (x3 - x1)        'c1的表达式

c2 = ((y2 - y1) / (x2 - x1) - c1) / (x2 - x3)  'c2的表达式

xp = 0.5 * (x1 + x3 - c1 / c2)     'xp的表达式

yp = F(xp)     '计算xp点的函数值

Do '当循环

i = i + 1

If Abs((y2 - yp) / y2) < eps Then 'if--then--的嵌套用法

If y2 < yp Then '同上

xm = x2

ym = y2

Else      '同上

xm = xp

ym = yp

End If  '同上

ElseIf (xp - x2) * h > 0 Then '同上

If y2 >= yp Then '同上

x1 = x2

y1 = y2

x2 = xp

y2 = yp

Else    '同上

x3 = xp

y3 = yp

End If       '同上

ElseIf y2 >= yp Then '同上

x3 = x2

y3 = y2

x2 = xp

y2 = yp

Else     '同上

x1 = xp

y1 = yp

End If                            '结束if--then--结构

If Abs((y2 - yp) / y2) < eps Then '同上

i = i + 1                 '求迭代次数

End If

If Abs((y2 - yp) / y2) < eps Then Exit Do '跳出循环

Loop          '结束循环

If y2 < yp Then

    xm = x2

    ym = y2

   Else

    xm = xp

    ym = yp

   End If

Label16.Caption = "循环次数i=" & i & "    " & "极小值xm=" & xm & "    " & i & "次迭代后区间的函数极值为:" & ym '输出数据

End Sub

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