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MATLAB的fmincon函数的开源替代品是什么？

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是否有一个开源的替代MATLAB的 fmincon 函数用于约束线性优化？我正在重写一个MATLAB程序，使用Python / NumPy / SciPy，但这是唯一找不到等效函数的地方。基于NumPy的解决方案最理想，但任何语言都可以。

你尝试过Jmodelica吗？ 它是一种Modelica语言的开源实现，除了OpenModelica之外。 我认为Modelica也有Python包装器。 如果我没记错的话，Jmodelica包附带一个优化工具叫做Optimica。 - Foad S. Farimani
10个回答
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你的问题是凸优化问题吗？线性问题？非线性问题？我同意SciPy.optimize可能能够解决这个问题，但fmincon是一种用于解决优化问题的重型武器，如果你能将其限制在以下某一类别中（按照难度递增的顺序），那么你会更好地解决问题：

  • 线性规划（LP）
  • 二次规划（QP）
  • 凸约束二次规划（QCQP）
  • 二阶锥规划（SOCP）
  • 半定规划（SDP）
  • 非线性凸问题
  • 非凸问题

还有一些组合问题，例如混合整数线性规划（MILP），但你没有提到任何积分约束，可以说它们属于不同类别的问题。

如果你的问题是凸优化问题，CVXOpt包将对你非常有用。

如果你的问题不是凸优化问题，你需要在找到局部解和全局解之间做出选择。许多凸优化求解器“有点”能够在非凸域中工作。要找到全局解的良好近似值，需要使用模拟退火或遗传算法等形式。要找到全局解，需要枚举所有局部解或使用分支定界等组合策略。

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这个工具实际上不是用Python编写的，但我会将其添加到列表中，因为它有一个名为GEKKO的Python API，可以让您从Python脚本中访问一些非常强大的求解器（包括IPOPT和APOPT）。请参阅APMonitor.com获取详细信息。它主要设计用于控制和优化动态系统。 - Bill
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开源Python软件包SciPy具有相当大的优化函数集，其中包括一些用于带约束多元问题的函数（我认为这就是fmincon所做的）。安装了SciPy后，在Python命令提示符下输入以下内容：

help(scipy.optimize)

生成的文档内容广泛，包括我认为可能对您有用的以下内容。

   Constrained Optimizers (multivariate)

   fmin_l_bfgs_b -- Zhu, Byrd, and Nocedal's L-BFGS-B constrained optimizer
                      (if you use this please quote their papers -- see help)

   fmin_tnc      -- Truncated Newton Code originally written by Stephen Nash and
                      adapted to C by Jean-Sebastien Roy.

   fmin_cobyla   -- Constrained Optimization BY Linear Approximation
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GNU Octave 是另一个类似于 MATLAB 的克隆版本，可能有你需要的功能。

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请查看http://www.aemdesign.com/downloadfsqp.htm。

在那里，您将找到提供与fmincon相同功能的C代码。（但是，使用不同的算法。如果您对细节感兴趣，可以阅读手册。）

它是开源的，但不属于GPL。

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有一个叫做SciLab的程序，它是MATLAB的克隆版。

我自己没有使用过它，但它是开源的，也许有你正在寻找的函数。

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我不确定它是否在那里，但有一个叫做Enthought的 Python 发行版可能有你要找的内容。它专门为数据分析而设计，拥有超过 60 个其他库。

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另外两个人添加了链接，但不确定他们的建议是否符合原帖作者的要求。为什么会有负评？在这里留下一条评论会很好。 - wcm
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