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从零开始学量化(六):用Python做优化

python中最常用的做最优化的模块是scipy.optimize,这里只说明这一模块的使用,其他的略过。...根据官方文档的说明,scipy.optimze的功能涉及5方面: 无约束和带约束的多元优化算法(minimize) 全局最优化(basinhopping,differential_evolution...当然求解一元的优化问题也可以用minimize,但尝试过之后发现用minimize_scalar的速度要更快一些,下面具体说明 一元优化问题 用minimize_scalar解一元优化。...f是优化目标,a,b是自变量的取值范围,也可以没有或只有上界或下界,g是自变量可能有的其他约束。如果有g(x)约束,不能用minimize_scalar,只能用minimize。...minimize_scalar用法如下 scipy.optimize.minimize_scalar(fun, bracket=None, bounds=None, args=(), method='brent

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    机器学习核心:优化问题基于Scipy

    SciPy是用于科学和数学分析最广泛的Python工具包,因此它拥有强大但易于使用的优化程序来解决复杂问题。 首先 我们从一个简单的标量函数(一个变量)最小化示例开始。...假设,我们想最小化下面这个函数,它在x = -10到x = 10之间。函数如下所示。在函数域中,它有全局最小值和局部最小值。 定义函数的代码是: ? 使用SciPy确定全局最小值的代码非常简单。...在这种情况下,我们可以使用minimize_scalar函数。 ? 优化已经完成了!我们可以打印结果来获得更多有用的信息。 ? 达到最小值的值存储在result['x']变量中。 ?...初步猜测和第一次试运行 此外,为了使用最小化,我们需要传递一个x0参数形式的初始猜测。假设,我们传递x0=0作为一个测试运行。 ? 打印结果,我们会看到一些不同于简单的无约束优化结果。 ?...通过在各个子流程中选择最优操作点(在一定的流程限制内),可能希望最大限度地提高最终的流程输出结果。 ? 诀窍是使用向量作为目标函数的输入,并确保目标函数仍然返回单个标量值。

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    Python 非线性规划 scipy.optimize.minimize

    在 python 里用非线性规划求极值,最常用的就是 scipy.optimize.minimize(),本文记录相关内容。...简介 scipy.optimize.minimize() 是 Python 计算库 Scipy 的一个功能,用于求解函数在某一初始值附近的极值,获取 一个或多个变量的标量函数的最小化结果 ( Minimization...指定 tol 后,所选的最小化算法会将一些相关的特定于求解器的公差设置为 tol。 要进行详细控制,请使用特定于求解器的选项。 options dict, optional 求解器选项字典。...可用的约束是: LinearConstraint NonlinearConstraint 使用示例 例一 计算 1/x+x 的最小值 # coding=utf-8 from scipy.optimize...x_1,x_2,x_3 的范围都在 0.1到0.9 之间 带约束的优化问题需要用到约束条件 # coding=utf-8 from scipy.optimize import minimize import

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    在Python中最小化预测函数的参数

    在 Python 中,最小化预测函数的参数通常涉及使用优化算法来调整模型的参数,以减少预测误差。下面介绍几种常见的方法来实现这一目标,主要使用 scipy 和 numpy 库。...具体来说,我想编写一个函数minimize(args*),它接受一个预测函数、一个误差函数、一些训练数据,并使用一些搜索/优化方法(例如梯度下降)来估计并返回k1和k2的值,以最小化给定数据错误?...相反,我只想知道如何将我的预测和误差函数(以及我的数据)传递给我的minimize函数,以及如何告诉我的minimize函数它应该优化参数k1和k2,以便我的minimize函数可以自动搜索一堆不同的k1...使用优化算法来找到一组参数值,从而最小化误差函数。...接下来,我们使用scipy.optimize.minimize()函数来找到一组参数值,从而最小化误差函数。最后,我们打印出最佳参数值。选择适合的方法取决于你的具体需求和模型的复杂性。

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    猫头虎 分享:Python库 SciPy 的简介、安装、用法详解入门教程

    SciPy提供了强大的优化工具: from scipy.optimize import minimize # 定义目标函数 def objective_function(x): return...result.fun}") 上述代码使用 scipy.optimize.minimize 来寻找目标函数的最小值。...常见问题解答 (FAQ) Q1: 如何提高SciPy的计算性能? 答:可以通过以下几种方式提高性能: 使用向量化操作来避免循环。...对于大型矩阵计算,使用 scipy.sparse 提供的稀疏矩阵工具。 考虑使用并行计算或利用GPU加速。 Q2: SciPy和NumPy的区别是什么?...文章总结 功能模块 关键操作 示例代码 线性代数 解方程组 linalg.solve(A, B) 优化 最小化问题 optimize.minimize() 信号处理 设计与应用滤波器 signal.butter

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    Python数学建模系列(三):规划问题之非线性规划

    非常感谢您阅读海轰的文章,倘若文中有错误的地方,欢迎您指出~ 自我介绍 ଘ(੭ˊᵕˋ)੭ 昵称:海轰 标签:程序猿|C++选手|学生 简介:因C语言结识编程,随后转入计算机专业,有幸拿过一些国奖...初学Python 小白阶段 文章仅作为自己的学习笔记 用于知识体系建立以及复习 题不在多 学一题 懂一题 知其然 知其所以然!...) scipy. optimize. minimize scipy.optimize.minimize(fun,x0,args=(),method=None,jac=None,hess=None,hessp...xO:变量的初始猜测值,注意minimize是局部最优 例题 - 1 计算1/x + x 的最小值 from scipy.optimize import minimize import numpy as...到 0.9 之间 # 运行环境 Vs Code from scipy.optimize import minimize import numpy as np def fun(args): a

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    Python机器学习的练习四:多元逻辑回归

    与前面的示例不同,我们的数据文件是MATLAB的本体格式,不能被pandas自动识别,所以把它加载在Python中需要使用SciPy utility。...所以我们在这里重复使用相同的实现。请注意,我们正在跳到最终的正则化版本。...from scipy.optimizeimport minimize def one_vs_all(X, y, num_labels, learning_rate): rows= X.shape...其次,我们将y从类标签转换为每个分类器的二进制值(要么是I类,要么不是I类)。最后,我们使用SciPy的较新优化API来最小化每个分类器的成本函数。...实现向量化代码的一个更具挑战性的部分是正确地写入所有的矩阵交互,所以通过查看正在使用的数组/矩阵的形状来做一些健全性检查是有用的,我们来看看上面的函数中使用的一些数据结构。

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    【学术】机器学习优化函数的直观介绍

    使用SciPy实现如下: minimize(fun ,x0 ,method='Nelder-Mead' ,tol= None ,callback= make_minimize_cb ) callback...它们朝着反梯度的方向发展,得出函数的最小化。但这些算法移动到最小值的细节差别很大。我们使用Tensorflow来实现:梯度下降(有和没有),Adam和RMSProp。...我们知道,这些算法需要Hessian(或它的近似),所以我们使用numdifftools库来计算它们并传入SciPy优化器: from numdifftoolsimport Jacobian, Hessian...通过Nelder-Mead和Powell优化的Bohachevsky,Matyas和Trid函数 Jacobian优化 在这里你可以看到使用SciPy和Tensorflow的基于梯度方法的比较。...使用错误的起始点的二阶方法发生了严重的偏移 机器学习 现在你可能想要尝试使用SciPy中的算法来在Tensorflow中训练机器学习模型。

    1.1K60

    智能方法求解-圆环内传感器节点最大最小距离分布

    本篇文章是博主在最优化、人工智能等领域学习时,用于个人学习、研究或者欣赏使用,并基于博主对人工智能等领域的一些理解而记录的学习摘录和笔记,若有不当和侵权之处,指出后将会立即改正,还望谅解...智能方法采用了两种方式: 1)一是采用模拟退火算法的优化思路不断调整节点位置,逐步优化最小距离;通过将模拟退火算法与序列二次规划(SLSQP)结合,首先使用模拟退火进行全局搜索,然后使用...在代码中,使用了scipy.optimize.minimize 函数,并选择了 SLSQP 作为优化方法。...主要的优化步骤包括: 目标函数:定义了目标函数objective,旨在最大化最小距离(通过最小化负值来实现)。...adjustable='box') plt.show() 运行结果: 图6 圆环区域内传感器节点位置优化后图 图7 圆环区域内传感器节点位置优化后MATLAB输出结果图 3.实验结论 通过以上步骤,使用模拟退火算法和遗传算法来实现节点在圆环区域内的稀疏分布

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    【生物信息学】Notears Linear算法在线性结构方程模型中的因果关系估计

    ChatGPT: Notears Linear算法是一种用于估计线性结构方程模型中因果关系的有效方法。它通过最小化损失函数来寻找最优的权重矩阵,使得该矩阵能够描述变量之间的因果关系。...该算法具有以下优点: 高效性:Notears Linear算法使用了一种基于优化的方法,可以高效地估计因果关系。...二、实验环境 本系列实验使用了PyTorch深度学习框架,相关操作如下(基于深度学习系列文章的环境): 1....导入必要的工具 import numpy as np import scipy.linalg as slin import scipy.optimize as sopt import random...循环迭代 在每次迭代中,通过调用 scipy.optimize.minimize 函数来寻找最优的模型参数估计。

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    讨论 PID 以外的闭环控制系统

    实用案例: 例如,在温度控制系统中,可以使用模糊控制方法。该系统通过实时测量温度传感器的值,并根据一组预定义的模糊规则调整加热器的输出功率。这种控制方法能够在系统变化和外部干扰的情况下保持温度稳定。...,其中使用H∞鲁棒控制器设计闭环系统,并绘制了系统的阶跃响应曲线。...MPC 方法可以处理约束条件和多变量系统,并且能够考虑系统的未来行为,以实现更好的性能。 实用案例: 例如,在化工过程中,可以使用模型预测控制方法来控制反应器的温度和压力。...模型程序案例 (Python) import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from scipy.optimize import minimize...,其中通过优化算法(这里使用scipy.optimize.minimize函数)求解控制输入序列,以最小化预测时域内的成本函数。

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    【水了一篇】Scipy简单介绍

    文章目录 1 简介 2 常量模块 3 优化器 4 稀疏矩阵 5 图结构 6 空间数据 ---- 1 简介 Scipy是基于Numpy的科学计算库,用于数学、科学、工程学等领域,很多有一些高阶抽象和物理模型需要使用...使用之前需要正确安装scipy模块,我使用的是anaconda的jupyter notebook,已内置scipy,不需要再进行安装。...NumPy能够找到多项式和线性方程的根,但它无法找到非线性方程的根,如x+cos(x)。可以使用SciPy的optimze.root函数,这个函数需要两个参数: fun-表示方程的函数。...scipy.optimize.minimize()函数来最小化函数,这里不详细介绍,请看这里。...SciPy的scipy.sparse模块提供了处理稀疏矩阵的函数。主要使用以下两种类型的稀疏矩阵: CSC-压缩稀疏列(Compressed Sparse Column),按列压缩。

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    盘一盘 Python 系列 3 - SciPy

    是 Python 里处理科学计算 (scientific computing) 的包,使用它遇到问题可访问它的官网 (https://www.scipy.org/)....在使用 scipy 之前,需要引进它,语法如下: import scipy 这样你就可以用 scipy 里面所有的内置方法 (build-in methods) 了,比如插值、积分和优化。...的解析解很容易: 这里需要引入 scipy.stats 下的 norm 库,使用里面 cdf 函数来计算正态分布的累积分布概率。...投资组合的资产配置是个很重要的课题,投资者为了最大化回报或最小化风险,可以给各种资产配置不同的权重。本节我们看一个很流行的资产配置方法 - 风险平价 (Risk Parity, RP)。...的优化问题,我们可用 scipy.optimize 里的 minimize 函数来求解 RP 的权重。

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    我花了一年时间研究不确定性估算,写下了这份最全指南

    我们将定义一个模型(在这种情况下是一条直线),一个损失函数(与该直线的平方偏差),然后使用通用求解器(scipy.optimize.minimize)对其进行优化。...k, m = tup delta = model(xs, k, m) - ys return numpy.dot(delta, delta) k_hat, m_hat = scipy.optimize.minimize...实际上,最小化平方损失(我们刚刚在前面的片段中做过)实际上是最大可能性的特殊情况!最小化平方损失与最大化所有数据概率的对数是一回事。这通常称为“对数似然”。 所以我们已经有一个表达式来减少平方损失。...numpy.pi*sigma**2) + \ numpy.dot(delta, delta) / (2*sigma**2) k_hat, m_hat, log_sigma_hat = scipy.optimize.minimize...x, y in bootstrap]) ys_bootstrap = numpy.array([y for x, y in bootstrap]) k_hat, m_hat = scipy.optimize.minimize

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