现代设计黄金分割法、复合形法实验报告

《现代设计理论与方法》实验报告一、实验目的机械优化设计是一门实践性较强的课程，学生通过实际上机计算可以达到以下目的:1．加深对机械优化设计方法的基本理论和算法步骤的理解；2．培养学生独立编制或调试计算机程序的能力；3．掌握常用优化方法程序的使用方法；4．培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的能力。二、实验项目、学时分配及对每个实验项目的要求序号实验项目学时实验要求1黄金分割法21．明确黄金分割法基本原理、计算步骤及程序框图；2．编制或调试黄金分割法应用程序；3．用测试题对所编程序进行测试；4．撰写实验报告。2复合形法41．明确复合形法基本原理、计算步骤及程序框图等；2．编制或调试复合形法应用程序；3．用测试题对所编程序进行测试；4．撰写实验报告。三、测试题1．黄金分割法程序测试题1)，取，，程序如下：#includestdio.h#includeconio.h#includemath.h#definee0.00001#definett0.01floatfunction(floatx){floaty=pow(x,2)-10*x+36;//求解的一维函数return(y);}voidfinding(floata[3],floatf[3]){floatt=tt,a1,f1,ia;inti;a[0]=0;//初始区间的下界值f[0]=function(a[0]);for(i=0;;i++){a[1]=a[0]+t;f[1]=function(a[1]);if(f[1]f[0])break;if(fabs(f[1]-f[0])=e){t=-t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];}else{if(ia==1)return;t=t/2;ia=1;}}for(i=0;;i++){a[2]=a[1]+t;f[2]=function(a[2]);if(f[2]f[1])break;t=2*t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];}if(a[0]a[2]){a1=a[0];f1=f[0];a[0]=a[2];f[0]=f[2];a[2]=a1;f[2]=f1;}return;}floatgold(float*ff){floata1[3],f1[3],a[4],f[4];floataa;inti;finding(a1,f1);a[0]=a1[0];f[0]=f1[0];a[3]=a1[2];f[3]=f1[2];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);f[2]=function(a[2]);for(i=0;;i++){if(f[1]=f[2]){a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[2]=function(a[2]);}else{a[3]=a[2];f[3]=f[2];a[2]=a[1];f[2]=f[1];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);}if((a[3]-a[0])e){aa=(a[1]+a[2])/2;*ff=function(aa);break;}}return(aa);}voidmain(){floatxx,ff;xx=gold(&ff);printf(\nTheOptimalDesignResultIs:\n);printf(\n\tx*=%f\n\tf*=%f,xx,ff);getch();}运行结果：2)，取，，程序如下：#includestdio.h#includeconio.h#includemath.h#definee0.00001#definett0.01floatfunction(floatx){floaty=pow(x,4)-5*pow(x,3)+4*pow(x,2)-6*x+60;//求解的一维函数return(y);}voidfinding(floata[3],floatf[3]){floatt=tt,a1,f1,ia;inti;a[0]=0;//初始区间的下界值f[0]=function(a[0]);for(i=0;;i++){a[1]=a[0]+t;f[1]=function(a[1]);if(f[1]f[0])break;if(fabs(f[1]-f[0])=e){t=-t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];}else{if(ia==1)return;t=t/2;ia=1;}}for(i=0;;i++){a[2]=a[1]+t;f[2]=function(a[2]);if(f[2]f[1])break;t=2*t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];}if(a[0]a[2]){a1=a[0];f1=f[0];a[0]=a[2];f[0]=f[2];a[2]=a1;f[2]=f1;}return;}floatgold(float*ff){floata1[3],f1[3],a[4],f[4];floataa;inti;finding(a1,f1);a[0]=a1[0];f[0]=f1[0];a[3]=a1[2];f[3]=f1[2];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);f[2]=function(a[2]);for(i=0;;i++){if(f[1]=f[2]){a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[2]=function(a[2]);}else{a[3]=a[2];f[3]=f[2];a[2]=a[1];f[2]=f[1];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);}if((a[3]-a[0])e){aa=(a[1]+a[2])/2;*ff=function(aa);break;}}return(aa);}voidmain(){floatxx,ff;xx=gold(&ff);printf(\nTheOptimalDesignResultIs:\n);printf(\n\tx*=%f\n\tf*=%f,xx,ff);getch();}运行结果如下：3)，其中，取，，程序如下：#includestdio.h#includeconio.h#includemath.h#definee0.00001#definett0.01floatfunction(floatx){floaty=(x+1)*pow((x-2),2);//求解的一维函数return(y);}voidfinding(floata[3],floatf[3]){floatt=tt,a1,f1,ia;inti;a[0]=0;//初始区间的下界值f[0]=function(a[0]);for(i=0;;i++){a[1]=a[0]+t;f[1]=function(a[1]);if(f[1]f[0])break;if(fabs(f[1]-f[0])=e){t=-t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];}else{if(ia==1)return;t=t/2;ia=1;}}for(i=0;;i++){a[2]=a[1]+t;f[2]=function(a[2]);if(f[2]f[1])break;t=2*t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];}if(a[0]a[2]){a1=a[0];f1=f[0];a[0]=a[2];f[0]=f[2];a[2]=a1;f[2]=f1;}return;}floatgold(float*ff){floata1[3],f1[3],a[4],f[4];floataa;inti;finding(a1,f1);a[0]=a1[0];f[0]=f1[0];a[3]=a1[2];f[3]=f1[2];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);f[2]=function(a[2]);for(i=0;;i++){if(f[1]=f[2]){a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[2]=function(a[2]);}else{a[3]=a[2];f[3]=f[2];a[2]=a[1];f[2]=f[1];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);}if((a[3]-a[0])e){aa=(a[1]+a[2])/2;*ff=function(aa);break;}}return(aa);}voidmain(){floatxx,ff;xx=gold(&ff);printf(\nTheOptimalDesignResultIs:\n);printf(\n\tx*=%f\n\tf*=%f,xx,ff);getch();}运行结果如下：2．复合形法程序测试题1)取：程序如下：#includemath.h#includestdio.h#includestdlib.h#defineE10.001#defineep0.00001#definen2#definek4doubleaf;inti,j;doubleX0[n],XX[n],X[k][n],FF[k];doublea[n],b[n];doublerm=2657863.0;doubleF(doubleC[n]){doubleF;F=pow(C[0]-2,2)+pow(C[1]-1,2);returnF;}intcons(doubleD[n]){if((D[1]-pow(D[0],2)=0)&&((2-D[0]-D[1])=0))return1;elsereturn0;}voidbou(){a[0]=-5,b[0]=6;a[1]=-5,b[1]=8;}doubler(){doubler1,r2,r3,rr;r1=pow(2,35);r2=pow(2,36);r3=pow(2,37);rm=5*rm;if(rm=r3){rm=rm-r3;}if(rm=r2){rm=rm-r2;}if(rm=r1){rm=rm-r1;}rr=rm/r1;returnrr;}voidproduce(doubleA[n],doubleB[n]){intjj;doubleS;s1:for(i=0;in;i++){S=r();XX[i]=A[i]+S*(B[i]-A[i]);}if(cons(XX)==0){gotos1;}for(i=0;in;i++){X[0][i]=XX[i];}for(j=1;jk;j++){for(i=0;in;i++){S=r();X[j][i]=A[i]+S*(B[i]-A[i]);}}for(j=1;jk;j++){for(i=0;in;i++){X0[i]=0;for(jj=1;jjj+1;jj++){X0[i]+=X[jj][i];}X0[i]=(1/j)*(X0[i]);}if(cons(X0)==0){gotos1;}for(i=0;in;i++){XX[i]=X[j][i];}while(cons(XX)==0){for(i=0;in;i++){X[j][i]=X0[i]+0.5*(X[j][i]-X0[i]);XX[i]=X[j][i