稳健PCA的快速交替方向乘子法研究

稳健PCA是从稀疏粗差的测量矩阵中恢复低秩矩阵,在计算机视觉中有许多应用.文中提出一种稳健PCA求解的快速交替方向乘子法,即利用平滑技术对目标函数中非平滑项进行光滑处理,采用快速操作算子改善算法收敛速率.数据仿真和视频背景建模实验表明,文中算法在精度和效率上优于其它算法,适用于大规模问题的有效求解.     

对称矩阵特征值反问题的最佳逼近解的一种数值解法

利用复合最速下降法,给出了对称矩阵特征值反问题AX=XΛ有解和无解两种情况下最佳逼近解的通用数值算法,对任意给定的初始矩阵A0,经过有限步迭代可以得到对称矩阵特征值反问题的最佳逼近解,并分别给出有解和无解两种情况下的数值实例,证明了此算法的可行性.另外,结合投影算法,可以用此算法来求解其它凸约束下矩阵特征值反问题的最佳逼近解,从而扩大了此算法的求解范围.     

带有前序关系的旅行商问题的禁忌搜索算法

对一种带有前序关系的旅行商问题作了研究，给出了问题的数学模型，提出了求解该问题的禁忌搜索算法，实验表明算法是有效的，求解速度快，并且该算法既适用于对称的情况，也适用于不对称的情况。     

基于增广拉格朗日交替方向法的矩阵秩最小化算法研究

针对含有较大奇异值的矩阵秩最小化问题,采用对数行列式函数代替核范数作为秩函数的非凸近似,应用增广拉格朗日交替方向法求解矩阵秩最小化问题。当罚参数β1时,证明此算法产生的迭代序列收敛到原问题的稳定点。最后利用实际数据和随机数据,通过数值实验验证所提出的算法较现有的求解核范数矩阵秩最小化问题的算法更高效。     

求解一类矩阵方程最佳逼近解的算法

应用复合最速下降法,给出了在加权范数下求解矩阵方程AXB＋CYD=E的对称最佳逼近解的一种迭代算法。在有限的误差范围内,对任意初始矩阵X0、Y0,运用迭代算法,经过有限步可得到矩阵方程的最佳逼近解,并给出的数值例子证实了该算法的有效性。     

复矩阵的对称满秩分解

在矩阵的正交三角分解、奇异值分解的基础上,给出了复矩阵的Hermite标准形的求解方法,得到了将复矩阵分解为一个酉矩阵和Hermite半正定矩阵的乘积,以及分解为满秩矩阵与幂等矩阵之乘积的方法.证明了复方阵可分解为一个复对称矩阵与一个复对称满秩矩阵之积.进一步给出了复满秩阵分解为两个Hermite酉矩阵与正定阵之积的方法.     

无约束最优化中行列修正拟牛顿法的计算效能和最佳换元周期

提出了一类适用于求解无约束最优化问题的行列同步修正算法，得到了新算法的收敛阶，通过优化算法的计算效能指数给出算法的最佳换元周期，并进行了数值比较试验。该算法同样适用于求解大型对称非线性方程组。     

广义对称系统有穷固定模的判别

给出了广义对称系统和广义状态空间对称系统的定义,并对它们的固定多项式分别进行了分析;利用矩阵秩的不等式关系,研究了广义对称系统的有穷固定模的判别问题,给出了不可控模态与不可观模态的关系,并提出了一种新的求解有穷固定模的方法;结果表明,广义对称系统的有穷固定模集合由系统的所有不可控且不可观的有限模态构成·与已有结果相比,本文给出的方法更加有效且简洁·     

求解一类线性偏微分方程组一般解的机械化算法

给出了求解一类线性偏微分方程组一般解的机械化算法。这一算法可以在有限步完成。运用这种新法对Maxwell方程组和按应力求解的二维弹性力学方程组进行了求解，得到了与献[1,2]中相同的结果。     

PC机上并行计算线性方程组

作者从微机内存有限这一实际情况出发,采取内存与硬盘交换数据的方法,利用网络技术及可移植消息传递界面MPI,给出了在微机簇上实现求解较大规模线性方程组的并行算法。同时,此算法也适用于在单个微机上串行求解线性方程组。并编制程序在微机簇上进行了数值试验,得出了正确的计算结果。     

一种新的修正有限内存拟牛顿法

依据修正拟牛顿方程,提出一种新的双循环有限内存拟牛顿法.与经典的有限内存BFGS方法相比,新算法同时利用函数值和梯度信息构造拟牛顿校正矩阵,且不会增加计算量,理论分析和数值检验说明了新算法的有效性。     

改进的有限内存BFGS算法的二次终止性质

二次终止性质是一般拟牛顿法的一个重要性质，但为求解大规模优化问题而设计的有限内存拟牛顿法却不能都保持这种良好性质．为此，针对满足修正拟牛顿方程的有限内存BFGS方法加以研究，证明所提出的方法满足二次终止性质．这对于完善有限内存拟牛顿法的理论体系具有重要作用．     

拟牛顿矩阵的紧凑表示及其在有限存储方法中的应用

提出一族紧凑格式的拟牛顿矩阵修正公式,适当选择其中某个向量情况下,该族可以很方便的用于构造求解大型无约束优化问题的有限存储拟牛顿算法．     

求解非线性优化问题的记忆梯度摄动投影算法

利用摄动投影矩阵建立求解非线性约束优化问题的记忆梯度摄动投影下降算法,并证明算法的收敛性,同时给出结合FR、PR、HS参数和拟牛顿方程的记忆梯度摄动投影算法,从而将经典的共轭梯度法推广用于求解约束优化问题。数值结果表明算法是有效的。     

织物动画模拟的实时数值解法

针对织物动画模拟中的实时性问题,采用质点-弹簧模型来描述整个织物运动系统,并提出了MDFP和MBFGS两种新的基于拟牛顿的实时数值解法用于织物动画的实时模拟.为保证收敛速度,给出一个选择策略,根据实时状态对两种算法进行自动选择.实验表明,本文算法在收敛速度和整体性能上均优于已有算法.     

基于一步逆成形有限元法的约束展平算法

为了展平成形后的工件或修正初始毛坯构形,提出了一种基于一步逆成形有限元法的约束展平算法[Constrained Unfolding Algorithm based on one-step inverse FEM(Finite Element Method),简称CUA].CUA将展平或修正过程考虑为一个约束优化问题,然后采用适用于约束问题的有限内存拟牛顿法L-BFGS-B来求解.分别列举了带约束地展平成形工件、带约束地修正初始坯料以及无约束地展平最终构形几个典型实例,它们成功地消除了成形工件展平后的打折单元,提高了初始毛坯构型的质量.这些例子验证了CUA既可以求解约束问题,也可以求解无约束问题,并且具有占用内存小、计算速度较快和精度较高的优点,可以为设计者在产品设计阶段提供便利.     

拟牛顿法求解堆石坝结构非线性方程

探讨了求解堆石坝结构非线性方程的拟牛顿法，详细阐明了拟牛顿法在堆石坝结构分析中的实施过程，并编制了相应的三维非线性有限元分析程序，将拟牛顿法在中点增量法同时用于实例计算，表明拟牛顿法收敛速度较快且数值稳定性好，优越于中点增量法。     

解大稀疏最优化的Lanczos方法

解大稀疏最优化问题是最优化领域的一个重要课题。本文提出了解这类问题的一个Lanczos方法。这个方法从广义逆角度推导稀疏拟牛顿校正,并利用广义逆技术详细探讨了应用Lanczos方法解由稀疏拟牛顿法产生的线性系统的理由,从而得到了一种截断拟牛顿法。作者通过对Lanczos方法的分析,指出它实质上是某种经典Gram-Schmidt直交化方法,存在着严重的数值不稳定性,从而给出有别于选择直交化的简单再直交化。文章还给出了Lanczos方法和Moore-Penrose广义逆之间的关系。为了保证截断拟牛顿法的寻查方向是一个下降方向,作者对由Lanczos方法产生的三对角矩阵应用Bunch-Parlett分解,从而得到通常的拟牛顿方向,或者正曲率子空间下降方向,或者负曲率下降方向。最后,我们给出利用该方法得到的数值结果。     

p-阶Hlder连续的拟牛顿方法

分析了Frechet可微算子是p-阶Hoeder连续的拟牛顿法收敛性,证明了非线性方程组解的存在性和唯一性,而且考虑了拟牛顿迭代至少1＋p阶R收敛率．     

无约束优化的修正谱梯度法

在Barzilai-Borwein(BB)谱梯度法的基础上,利用相关文献中的修正拟牛顿条件,给出一个采用杂交谱梯度步及新型非单调Armijo线搜索的修正谱梯度法,在较弱的条件下证明了算法具有全局收敛性,并对相应算法进行数值实验,结果表明该方法比原BB方法更有效,给出的步长公式为谱梯度法提供了新的步长选择.