×

25年后,内部点方法。 (英语) Zbl 1244.90007号

摘要:内点优化方法已经存在了25年多了。他们的出现动摇了优化领域。线性和(凸)二次规划的内点方法显示了一些特性,这些特性使它们对大规模优化特别有吸引力。其中最令人印象深刻的是它们的低阶多项式最坏情况复杂度和无与伦比的能力,能够在几乎恒定的迭代次数中提供最优解决方案,这几乎不依赖于问题的维度。内点方法在处理100万个约束和变量以下的维度的小问题时具有竞争力,而在应用于涉及数百万个约束和变数的维度的大问题时则不具有竞争力。
在本次调查中,我们将讨论与内点方法相关的几个问题,包括证明最坏情况下的复杂性结果、它们惊人快速的实际收敛的原因以及它们解决非常大问题的能力的特点。不断增长的优化问题对优化方法和软件提出了新的要求。因此,在本文的最后部分,我们将重新设计内点方法,使其能够在无矩阵的情况下工作,并使其非常适合解决更大的问题。

MSC公司:

90-03 运筹学和数学规划史
01年6月 20世纪数学史
01A65号 当代数学的发展
90摄氏51度 内部点方法
90C60型 数学规划问题的抽象计算复杂性
90C20个 二次规划
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] Al-Jeiroudi,G。;Gondzio,J.,线性优化不精确不可行内点法的收敛性分析,优化理论与应用杂志,141,231-247(2009)·Zbl 1176.90647号
[2] Al Jeiroudi,G。;J.Gondzio。;Hall,J.,《大规模线性优化内点法中不定系统的预处理》,优化方法与软件,23,345-363(2008)·兹比尔1162.90510
[3] 阿尔特曼。;Gondzio,J.,线性和二次优化内点方法中的正则对称不定系统,优化方法和软件,11-12,275-302(1999)·Zbl 0957.90101号
[4] 安德森,E.D。;J.Gondzio。;梅萨罗斯,C。;Xu,X.,《大规模线性规划内点方法的实现》,(Terlaky,T.,《数学规划中的内点方法》(1996),Kluwer学术出版社,189-252·Zbl 0874.90127号
[5] Arioli,M。;达夫,I.S。;de Rijk,P.P.M.,关于稀疏最小二乘问题的扩充系统方法,Numeriche Mathematik,55667-684(1989)·Zbl 0678.65024号
[6] Bell,J.S.,《关于爱因斯坦-波尔斯基-罗森佯谬》,《物理学》,1195-200年(1964年)
[7] Bellavia,S.,《不精确内点法》,《优化理论与应用杂志》,96,109-121(1998)·Zbl 0897.90182号
[8] Benzi,M。;Golub,G。;Liesen,J.,鞍点问题的数值解,《数值学报》,14,1-137(2005)·Zbl 1115.65034号
[9] Bergamaschi,L。;J.Gondzio。;文丘林,M。;Zilli,G.,内点法中线性系统的非精确约束预条件,计算优化与应用,36,137-147(2007)·Zbl 1148.90349号
[10] Bergamaschi,L。;J.Gondzio。;Zilli,G.,内点优化方法中的不定系统预处理,计算优化与应用,28149-171(2004)·Zbl 1056.90137号
[11] Bertsekas,D.P.,非线性规划(1995),雅典娜科学:雅典娜马萨诸塞州科学·Zbl 0935.90037号
[12] Birge,J.R。;Qi,L.,计算块角Karmarkar投影及其在随机规划中的应用,管理科学,341472-1479(1988)·Zbl 0664.90051号
[13] Bixby,R.E.,《线性规划的进展》,ORSA计算杂志,6,15-22(1994)·Zbl 0798.90101号
[14] Bocanegra,S。;坎波斯,F。;Oliveira,A.,使用混合预条件器求解由内点方法产生的大规模线性系统,计算优化与应用,36,149-164(2007)·Zbl 1148.90350号
[15] 邦奇,J.R。;Parlett,B.N.,求解线性方程组对称不定方程组的直接方法,SIAM数值分析杂志,8639-655(1971)·Zbl 0199.49802号
[16] 伯克德·R·E。;Karisch,S.E。;Rendl,F.,QAPLIB-二次分配问题库,《全局优化杂志》,10,391-403(1997)·Zbl 0884.90116号
[17] 卡菲里,S。;达帕佐,M。;De Simone,V.公司。;di Serafino,D。;Toraldo,G.,凸二次规划的不精确势约简方法的收敛性分析,最优化理论与应用杂志,135355-366(2007)·Zbl 1146.90049号
[18] Castro,J.,《用于多商品网络流的专用内点算法》,SIAM优化杂志,10852-877(2000)·兹比尔0955.90087
[19] 卡斯特罗,J。;Cuesta,J.,原块角问题内点法中的二次正则化,数学规划(2010),2010年2月19日在线发布,DOI:10.1007/s10107-010-0341-2·Zbl 1229.90086号
[20] Chai,J。;Toh,K.,由线性规划的内点方法产生的对称不定线性系统的预处理和迭代解,计算优化和应用,36,221-247(2007)·Zbl 1148.90352号
[21] Choi,I.C。;Goldfarb,D.,《在原始-对偶路径跟踪算法中利用特殊结构》,《数学规划》,58,33-52(1993)·Zbl 0793.90031号
[22] 科伦坡,M。;Gondzio,J.,用于内点方法的多中心校正器的进一步发展,计算优化和应用,41277-305(2008)·Zbl 1168.90643号
[23] Dantzig,G.B.,线性规划与扩展(1963),普林斯顿大学出版社:普林斯顿大学出版·Zbl 0108.33103号
[24] 达帕佐,M。;德西蒙,V。;di Serafino,D.,《数值线性代数与大规模优化的相互影响,重点是内点方法,计算优化与应用》,45,283-310(2010)·Zbl 1187.90194号
[25] 达帕佐,M。;德西蒙,V。;di Serafino,D.,《不可行电位降低方法的起点策略》,《优化快报》,第4131-146页(2010年)·Zbl 1181.90210号
[26] Dembo,R.S。;艾森斯塔特,S.C。;Steihaug,T.,不精确牛顿方法,SIAM数值分析杂志,19400-408(1982)·Zbl 0478.65030号
[27] Dikin,I.I.,《关于迭代过程的速度》,Upravlaemye Sistemy,1254-60(1974)·Zbl 0402.90059号
[28] 美元,H。;古尔德,N。;西尔德斯。;Wathen,A.,使用约束预条件处理正则鞍点问题,计算优化与应用,36,249-270(2007)·Zbl 1124.65033号
[29] 达夫,I.S。;艾里斯曼,A.M。;Reid,J.K.,《稀疏矩阵的直接方法》(1987),牛津大学出版社:牛津大学出版社,纽约·Zbl 0666.65024号
[30] 杜拉齐,C。;Ruggiero,V.,大型稀疏等式和不等式约束二次问题的不确定预处理共轭梯度法,数值线性代数及其应用,10,673-688(2003)·兹比尔1071.65512
[31] 爱因斯坦。;波多尔斯基,B。;Rosen,N.,物理现实的量子力学描述可以被认为是完整的吗?,《物理评论》,47777-780(1935)·Zbl 0012.04201号
[32] 菲亚科公司。;McCormick,G.P.,《非线性规划:顺序无约束最小化技术》(1968),John Wiley and Sons:John Willey and Sons New York·Zbl 0193.18805号
[33] Forrest,J.J.H。;Goldfarb,D.,线性规划的SteepestEdge单纯形算法,数学规划,57341-374(1992)·Zbl 0787.90047号
[34] Forsgren,A。;吉尔,体育。;Wright,M.H.,非线性优化的内部方法,SIAM评论,44525-597(2002)·Zbl 1028.90060号
[35] Frangioni,A。;Gentile,C.,最小成本流问题的基于Prim-based的支持-粒度预条件,计算优化与应用,36,271-287(2007)·Zbl 1148.90304号
[36] M.Friedlander,D.Orban,凸二次规划的原对偶正则化内点方法,技术代表G-2010-47,GERAD,加拿大蒙特利尔大学,2010。;M.Friedlander,D.Orban,凸二次规划的一种原对偶正则化内点方法,技术代表G-2010-47,GERAD,加拿大蒙特利尔大学,2010年·Zbl 1279.90193号
[37] K.R.Frisch,凸规划的对数势方法,技术代表,挪威奥斯陆大学经济研究所,1955年。;K.R.Frisch,凸规划的对数势方法,技术代表,挪威奥斯陆大学经济研究所,1955年。
[38] Gertz,E.M。;Wright,S.J.,面向对象的二次规划软件,ACM数学软件汇刊,29,58-81(2003)·Zbl 1068.90586号
[39] 吉尔,体育。;默里,W。;Ponceleón,D.B。;Saunders,M.A.,优化中出现的不确定系统的前置条件,SIAM矩阵分析与应用杂志,13292-311(1992)·Zbl 0749.65037号
[40] 吉尔,体育。;默里,W。;桑德斯,医学硕士。;汤姆林,J.A。;Wright,M.H.,《关于线性规划的投影牛顿屏障法及其与Karmarkar投影法的等价性》,《数学规划》,第36期,第183-209页(1986年)·Zbl 0624.90062号
[41] Goldfarb,D。;Todd,M.J.,《线性规划》(Nemhauser,G.L.;Rinnooy Kan,A.H.G.;Todd
[42] Gondzio,J.,线性规划原对偶方法中的多重中心性校正,计算优化与应用,6137-156(1996)·Zbl 0860.90084号
[43] J.Gondzio,无矩阵内点法,计算优化与应用,2010年。2010年10月14日在线发布:doi:10.1007/s10589-010-9361-3;J.Gondzio,无矩阵内点法,计算优化与应用,2010年。2010年10月14日在线发布:doi:10.1007/s10589-010-9361-3·Zbl 1241.90179号
[44] J.Gondzio。;Grothey,A.,内点法优化中产生的线性系统的直接解(10^9),(Wyrzykowski,R.;Dongarra,J.;Meyer,N.;Wasniewski,J.,并行处理和应用数学。并行处理和应用数学,计算机科学讲义,第3911卷(2006),斯普林格·弗拉格:柏林斯普林格尔·弗拉格),513-525·兹比尔1182.65050
[45] J.Gondzio。;Grothe,A.,用原对偶内点法求解非线性投资组合优化问题,《欧洲运筹学杂志》,1811019-1029(2007)·Zbl 1121.90117号
[46] J.Gondzio。;Sarkisian,R.,结构化线性程序的并行内点求解器,数学规划,96,561-584(2003)·Zbl 1023.90039号
[47] Gonzaga,C.C.,线性规划的路径允许方法,SIAM Review,34167-224(1992)·Zbl 0763.90063号
[48] Grőblacher,S。;Paterek,T。;卡尔滕贝克,R。;布鲁克纳,C。;Żukowski,M。;Aspelmeyer,M。;Zeilinger,A.,《非本土现实主义的实验测试》,《自然》,446871-875(2007)
[49] 医学博士格里戈里亚迪斯。;Khachiyan,L.G.,有界块二对角线性规划的内点方法,SIAM优化杂志,6913-932(1996)·Zbl 0868.90077号
[50] J.Gruca,量子信息科学中多量子比特量子态的非经典性质,硕士论文,格但斯克大学,2008。;J.Gruca,适用于量子信息科学的多量子比特量子态的非经典特性,格但斯克大学硕士论文,2008年。
[51] Gruca,J。;拉斯科夫斯基,W。;Żukowski,M。;基塞尔,N。;威克佐雷克,W。;施密德,C。;Weinfurter,H.,《多量子比特态的非经典阈值:数值分析》,《物理评论》A,82012118(2010)
[52] 海伯里,J.-P。;Nayakkankuppam,M。;Overton,M.,将Mehrotra和Gondzio高阶方法推广到混合半定二次线性规划,优化方法和软件,11,67-90(1999)·Zbl 0957.90102号
[53] Hall,J.A.J.,《走向单纯形方法的实际并行化》,计算管理科学,7139-170(2010)·邮编:1185.90149
[54] 霍尔,J.A.J。;McKinnon,K.I.M.,修正单纯形法中的超稀疏性及其利用,计算优化与应用,32,259-283(2005)·Zbl 1125.90033号
[55] Hestenes,M.R。;Stiefel,E.,求解线性系统的共轭梯度方法,国家局标准研究杂志,49,409-436(1952)·Zbl 0048.09901号
[56] 赫德,J.K。;Murphy,F.M.,在原对偶内点方法中利用特殊结构,ORSA计算杂志,439-44(1992)·兹比尔0770.90042
[57] Jansen,B。;Roos,C。;Terlaky,T。;维亚尔,J.-P.,线性规划的原始-对偶目标跟踪算法,运筹学年鉴,62,197-231(1996),K.Anstreicher,R.Freund(编辑)·Zbl 0848.90083号
[58] Jessup,E.R。;Yang,D。;Zenios,S.A.,随机规划中结构矩阵的并行分解,SIAM优化杂志,4833-846(1994)·Zbl 0813.65063号
[59] Jüdice,J.J。;帕特里西奥,J。;葡萄牙,L.F。;重发,M.G.C。;Veiga,G.,《网络内点方法预条件的研究》,计算优化与应用,24,5-35(2003)·Zbl 1035.90101号
[60] Kantorovich,L.V.,《经济资源的最佳利用》(1965),哈佛大学出版社:哈佛大学出版社
[61] Karmarkar,N.K.,线性规划的新多项式时间算法,组合数学,4373-395(1984)·Zbl 0557.90065号
[62] Kaszlikowski,D。;格纳辛斯基,P。;Żukowski,M。;Miklaszewski,W。;Zeilinger,A.,《两个纠缠量子位对局部实在论的违反比两个量子位的违反更强》,《物理评论快报》,85,4418(2000)
[63] Kaszlikowski,D。;Żukowski,M。;Gnacinski,P.,关于束缚纠缠和局部实在论的注释,《物理评论》A,65,032107(2002)
[64] 凯勒,C。;新墨西哥州古尔德。;Wathen,A.J.,不定线性系统的约束预处理,SIAM矩阵分析与应用杂志,211300-1317(2000)·Zbl 0960.65052号
[65] Kelley,C.T.,线性和非线性方程的迭代方法,应用数学前沿,第16卷(1995),SIAM:SIAM Philadelphia·Zbl 0832.65046号
[66] Khachiyan,L.G.,线性规划中的多项式算法,苏联数学Doklady,20191-194(1979)·Zbl 0414.90086号
[67] 克莱,V。;Minty,G.,《单纯形算法有多好》(Shisha,O.,《不等式III》(1972),学术出版社),159-175·Zbl 0297.90047号
[68] 小岛,M。;梅吉多,N。;Mizuno,S.,线性规划的原对偶不可行内点算法,数学规划,61263-280(1993)·Zbl 0808.90093
[69] 小岛,M。;瑞穗,S。;Yoshise,A.,《线性规划的原对偶内点算法》(Megiddo,N.,《数学规划进展:内点算法及相关方法》(1989),施普林格-弗拉格:施普林格柏林,德国),29-47·Zbl 0708.90049号
[70] Lobo,M。;范登伯格,L。;博伊德,S。;Lebret,H.,二阶锥规划的应用,线性代数及其应用,284193-228(1998)·Zbl 0946.90050号
[71] Lu,Z。;蒙特罗,R.D.S。;O'Neal,J.W.,基于迭代求解器的凸二次规划不可行原对偶路径允许算法,SIAM优化杂志,17,287-310(2006)·兹比尔1107.65050
[72] 卢克桑,L。;Vlček,J.,大型稀疏等式约束非线性规划问题的不确定预处理不精确牛顿法,数值线性代数及其应用,5,219-247(1998)·兹伯利0937.65066
[73] 卢斯蒂格,I.J。;Marsten,R.E。;Shanno,D.F.,《关于实现Mehrotra线性规划的预测-校正内点法》,SIAM优化杂志,2435-449(1992)·Zbl 0771.90066号
[74] 卢斯蒂格,I.J。;Marsten,R.E。;Shanno,D.F.,《线性规划的内点方法:计算现状》,ORSA计算杂志,6,1-14(1994)·Zbl 0798.90100号
[75] Maros,I.,《单纯形方法的计算技术》(2003),Kluwer学术出版社:Kluwer-学术出版社波士顿·兹比尔1140.90033
[76] Marsten,R.E。;苏布拉曼尼亚,R。;Saltzman,M.J。;卢斯蒂格,I.J。;Shanno,D.F.,线性规划的内点方法:只需调用牛顿、拉格朗日、菲亚科和麦考密克!,接口,20105-116(1990)
[77] Megiddo,N.,线性规划中最优集的路径,(MegiddoN.,《数学规划进展:内部点算法和相关方法》(1989),Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin,德国)·Zbl 0687.90056号
[78] Mehrotra,S.,《关于原对偶内点方法的实现》,SIAM优化杂志,2575-601(1992)·Zbl 0773.90047号
[79] Mészáros,C.,关于内点方法中Cholesky因子分解在奔腾4处理器上的性能,中欧运筹学杂志,13,289-298(2005)·Zbl 1136.90511号
[80] Mészáros,C.,内点法凸二次规划的稀疏性,优化方法与软件,21733-745(2006)·Zbl 1112.90055号
[81] Mészáros,C.,《线性规划内点方法中“密集”列的检测》,计算优化与应用,36,309-320(2007)·Zbl 1148.90353号
[82] 瑞穗,S。;Jarre,F.,使用不精确计算的不可行内点算法的全局和多项式时间收敛,数学规划,84,105-122(1999)·Zbl 1050.90571号
[83] Nesterov,Y.,《凸优化入门讲座:基础课程》(2004),Kluwer:Kluwer-Boston·Zbl 1086.90045号
[84] Nesterov,Y.,非光滑函数的平滑最小化,数学规划,103,127-152(2005)·Zbl 1079.90102号
[85] 内斯特罗夫,Y。;Nemirovskii,A.,《凸规划中的内点多项式算法:理论与应用》(1994),SIAM:SIAM Philadelphia·Zbl 0824.90112号
[86] Nugent,C.E。;沃尔曼,T.E。;Ruml,J.,《设施选址技术的实验比较》,《运筹学》,第16期,第150-173页(1968年)
[87] A.R.L.Oliveira,《线性规划内点方法中大尺度线性系统的一类新前置条件》,莱斯大学计算与应用数学系博士论文,德克萨斯州休斯顿,77005,1997。;A.R.L.Oliveira,《线性规划内点方法中大尺度线性系统的一类新前置条件》,莱斯大学计算与应用数学系博士论文,德克萨斯州休斯顿,77005,1997年。
[88] 奥利维拉,A.R.L。;Sorensen,D.C.,从线性规划的内点方法得到的大型线性系统的一类新的预条件,线性代数及其应用,394,1-24(2005)·兹比尔1071.65088
[89] P.M.Pardalos,F.Rendl,H.Wolkowicz,二次分配问题:最新发展综述,载于:P.M.Pardalos,H.Wolkowicz(编辑),二次分配和相关问题,离散数学和理论计算机科学DIMACS系列,1994年,第1-42页。;P.M.Pardalos,F.Rendl,H.Wolkowicz,《二次分配问题:最新发展综述》,载于:P.M.Pardalos,H.VolkowicZ(编辑),《二元分配及相关问题》,《离散数学和理论计算机科学中的DIMACS系列》,1994年,第1-42页·兹伯利0817.90059
[90] Renegar,J.,基于牛顿法的线性规划多项式时间算法,《数学规划》,40,59-93(1988)·Zbl 0654.90050号
[91] 重发,M.G.C。;Veiga,G.,二部无容量网络上最小费用流的对偶仿射缩放算法的实现,SIAM优化杂志,3516-537(1993)·Zbl 0794.90014号
[92] 罗兹洛兹尼克,M。;Simoncini,V.,不定预处理鞍点问题的Krylov子空间方法,SIAM矩阵分析与应用杂志,24368-391(2002)·Zbl 1021.65016号
[93] Saunders,M.,《稀疏最小二乘的基于Cholesky的方法:正则化的好处》(Adams,L.;Nazareth,L.,《线性和非线性共轭梯度相关方法》(1996),SIAM:SIAM Philadelphia,USA),92-100·兹伯利0865.65022
[94] M.Saunders,J.A.Tomlin,《使用屏障方法和KKT系统求解正则化线性程序》,技术代表SOL 96-4,系统优化实验室,斯坦福大学运筹学系,斯坦福,CA 94305,美国,1996年12月。;M.Saunders,J.A.Tomlin,《使用屏障方法和KKT系统求解正则化线性程序》,技术代表SOL 96-4,系统优化实验室,斯坦福大学运筹学系,斯坦福,CA 94305,美国,1996年12月。
[95] 申克,O。;瓦希特,A。;Weiser,M.,大型非凸约束优化的惯性揭示预处理,SIAM科学计算杂志,31939-960(2008)·Zbl 1194.35029号
[96] 舒尔茨,G。;Meyer,R.R.,块角优化的内点法,SIAM优化杂志,1583-602(1991)·Zbl 0754.90038号
[97] Stewart,G.W.,关于标度投影和伪逆,线性代数及其应用,112189-193(1989)·Zbl 0658.15003号
[98] 苏尔,U.H。;Suhl,L.M.,计算大规模线性规划基的稀疏LU分解,ORSA计算杂志,2325-335(1990)·Zbl 0755.90059号
[99] Terlaky,T.,Criss-cross-pivoting rules,(Floudas,C.;Pardalos,P.,《优化百科全书》(2009),Kluwer学术出版社),584-590
[100] Todd,M.J.,利用Karmarkar线性规划算法中的特殊结构,数学规划,41,81-103(1988)
[101] 范登伯格,L。;Boyd,S.,《半定规划》,SIAM Review,38,49-95(1996)·Zbl 0845.65023号
[102] Vanderbei,R.J.,对称拟定矩阵,SIAM优化杂志,5100-113(1995)·Zbl 0822.65017
[103] Vanderbei,R.J.,LOQO:二次规划的内部点代码,优化方法和软件,11-12,451-484(1999)·Zbl 0973.90518号
[104] 范德贝,R.J。;Shanno,D.F.,非凸非线性规划的内点算法,计算优化与应用,13,231-252(1999)·Zbl 1040.90564号
[105] Wright,S.J.,《Primal-Dual Interior-Point Methods》(1997年),SIAM:SIAM Philadelphia·Zbl 0863.65031号
[106] Żukowski,M。;Kaszlikowski,D.,(N)粒子Greenberger-Horne-Zeilinger关联违反局部真实性的临界能见度,《物理评论》A,56,R1685(1997)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。