Apache Commons优化问题

Question

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

经过3天的破译，我得到的是：

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));
}

}

不管是什么原因，optimize.optimize()抛出了一个空指针错误。也许我只是在装傻，但我想不出怎么才能让它工作。

下面是错误：

在org.apache.commons.math3.optim.nonlinear.scalar.noderiv.BOBYQAOptimizer.setup(BOBYQAOptimizer.java:2401)、org.apache.commons.math3.optim.nonlinear.scalar.noderiv.BOBYQAOptimizer.doOptimize(BOBYQAOptimizer.java:236)、org.apache.commons.math3.optim.nonlinear.scalar.noderiv.BOBYQAOptimizer.doOptimize(BOBYQAOptimizer.java:49)、org.apache.commons.math3.optim.BaseOptimizer.optimize(BaseOptimizer.java:143的线程"main“java.lang.NullPointerException中出现异常) at org.apache.commons.math3.optim.BaseMultivariateOptimizer.optimize(BaseMultivariateOptimizer.java:66) at org.apache.commons.math3.optim.nonlinear.scalar.MultivariateOptimizer.optimize(MultivariateOptimizer.java:64) at Test.Code.optimize2.main(optimize2.java:39)

Answer 1

直接查看BOBYQA code，实际上问题似乎是您没有显式定义任何变量界限。第2401行(setup方法)代码如下：

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

在doOptimze方法中，在调用setup之前，使用以下方法设置边界：

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();
}

(对于getUpperBound()也是如此)。但是只有当optimize调用中的优化数据包含边界信息时，才会设置BaseMultivariateOptimizer中的lowerBound和upperBound。如果在对optimize的调用中没有设置界限，那么您应该收到一个NullPointerException。

看一下BOBYQA test code，似乎只要在optimize调用中添加以下参数就足够了：

SimpleBounds.unbounded(point.length)

话虽如此，我也不认为您能够使用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，这些优化器都不能处理线性或非线性约束。我建议您看一下，例如Michael Powell的COBYLA2算法。我已经将这个算法的原始FORTRAN代码移植到Java，你可以找到代码here和here。