Apache Commons 优化问题

Question

我正在尝试使用 Apache Commons 提供的 java 优化库来解决一个受约束的非线性 267 维优化问题。

经过3天的破译，这就是我所拥有的：

public class optimize2 {

public static void main(String []args){

    double[] point = {1.,2.};
    double[] cost = {3., 2.};
    MultivariateFunction function = new MultivariateFunction() {
            public double value(double[] point) {
                    double x = point[0];
                    double y = point[1];
                    return x * y;
            }
    };


    MultivariateOptimizer optimize = new BOBYQAOptimizer(5);
    optimize.optimize(
            new MaxEval(200),
            GoalType.MAXIMIZE,
            new InitialGuess(point),
            new ObjectiveFunction(function),
            new LinearConstraint(cost, Relationship.EQ, 30));
}

}

无论出于何种原因，optimize.optimize() 都会引发空指针错误。也许我只是愚蠢，但我不知道如何让它发挥作用。

这是错误：

线程“main”中的异常 java.lang.NullPointerException 在 org.apache.commons.math3.optim.nonlinear.scalar.noderiv.BOBYQAOptimizer.setup(BOBYQAOptimizer.java:2401) 在 org.apache.commons.math3.optim.nonlinear.scalar.noderiv.BOBYQAOptimizer.doOptimize(BOBYQAOptimizer.java:236) 在 org.apache.commons.math3.optim.nonlinear.scalar.noderiv.BOBYQAOptimizer.doOptimize(BOBYQAOptimizer.java:49) 在 org.apache.commons.math3.optim.BaseOptimizer.optimize(BaseOptimizer.java:143) 在 org.apache.commons.math3.optim.BaseMultivariateOptimizer.optimize(BaseMultivariateOptimizer.java:66) 在 org.apache.commons.math3.optim.nonlinear.scalar.MultivariateOptimizer.optimize(MultivariateOptimizer.java:64) 在 Test.Code.optimize2.main(optimize2.java:39)

Answer 1

直接查看BOBYQA code，实际上似乎问题在于您没有明确定义任何变量边界。第2401行（setup方法）内容如下：

boundDifference[i] = upperBound[i] - lowerBound[i];

在doOptimze 方法中，在调用setup 之前，使用这些方法设置边界：

final double[] lowerBound = getLowerBound();
final double[] upperBound = getUpperBound();

这些方法在BaseMultivariateOptimizer 中定义如下：

public double[] getLowerBound() {
    return lowerBound == null ? null : lowerBound.clone();
}

（类似getUpperBound()）。但是 BaseMultivariateOptimizer 中的 lowerBound 和 upperBound 仅在 optimize 调用中的优化数据包含边界信息时才设置。如果在对optimize 的调用中未设置边界，则您应该收到NullPointerException。

看看BOBYQA test code，如果您将以下参数添加到optimize 调用中似乎就足够了：

SimpleBounds.unbounded(point.length)

话虽如此，我也不认为您将能够使用 Apache Commons Math 中的任何非线性优化器完全解决您的问题，因为据我所知，这些优化器中没有一个可以处理线性或非线性约束。我建议您查看例如 Michael Powell 的 COBYLA2 算法。我已经把这个算法的原始FORTRAN代码移植到Java了，你可以找到代码here和here。