Fitxer:Conjugate gradient illustration.svg

De testwiki
Salta a la navegació Salta a la cerca
Fitxer original (fitxer SVG, nominalment 804 × 1.212 píxels, mida del fitxer: 2 Ko)

Aquest fitxer prové de Wikimedia Commons i pot ser usat per altres projectes. La descripció de la seva pàgina de descripció es mostra a continuació.

Resum

Descripció
English: Illustration of Conjugate gradient method
Data
Font Treball propi
Autor Oleg Alexandrov
SVG genesis
InfoField
 El codi font d'aquest SVG és vàlid.
 Aquesta imatge vectorial ha estat creada amb MATLAB
File:.svg and with Inkscape.
  This file uses embedded text that can be easily translated using a text editor.

Llicència

Public domain S'ha alliberat aquesta obra al domini públic pel seu autor Oleg Alexandrov. Això s'aplica a tot el món.
En alguns països això pot no ser legalment possible, en tal cas:
Oleg Alexandrov concedeix a tothom el dret d'usar aquesta obra per a qualsevol propòsit, sense cap condició llevat d'aquelles requerides per la llei.

Source code

% A comparision of gradient descent and conjugate gradient (guess who wins)

function main()

   % data
   A=[17, 2; 2, 7];  % the matrix 
   b=[2, 2]';        % right-hand side
   x0=[0, 0]';       % the initial guess  

   % linewidth and font size
   lw= 2; 
   fs = 25;

% colors
   red=[0.867 0.06 0.14];
   blue = [0, 129, 205]/256;
   green = [0, 200,  70]/256;
   black = [0, 0, 0];
   white = 0.99*[1, 1, 1];

   % Set up the plotting window
   figure(1); clf; set(gca, 'fontsize', fs); hold on; axis equal; axis off; 
   s = 0.16; x = A\b;
   Ax = x(1)-s; Bx = x(1)+s; Ay = x(2)-2.0*s; By =  x(2)+s;
   plot([Ax Bx Bx Ax Ax], [Ay Ay By By Ay], 'color', blue, 'linewidth', lw/2); % plot a blue box
   s=0.005; plot(Ax-s, Ay-s, '*', 'color', white); plot(Bx+0.5*s, By+0.5*s, '*', 'color', white); %markers
   Box = [Ax Bx Ay By];
   axis (Box);
   
   % plot the contours of the quadratic form associated with A and b
   plot_contours(A, b, Box, lw, blue);

% Do conjugate gradient and gradient descent.
% For the first one, start a bit shifted so that the two graphs don't overlap.
   shift = 0.0015*[1, -1];
   small_rad=0.002;
   tol = eps;
   x = conj_gradient(A, b, x0, tol, lw, red,   small_rad,  shift);
   x = grad_descent (A, b, x0, tol, lw, green, small_rad);

% text
   small = 0.015;
   text(x0(1)-2*small, x0(2)-1.6*small, 'x', 'fontsize', fs); 
   text(x0(1)-0.5*small, x0(2)-3*small, '0', 'fontsize', floor(0.7*fs)); 
   text(x(1)+small, x(2)+small, 'x', 'fontsize', fs);

% some balls for beauty
   small_rad = 0.003;
   ball(x0(1)+shift(1)/2, x0(2)+shift(2)/2, small_rad, blue)
   ball(x(1), x(2), small_rad, blue)

% save to disk as eps and svg
   saveas(gcf, 'Conjugate_gradient_illustration.eps', 'psc2');
   plot2svg('Conjugate_gradient_illustration.svg');
   
   
function x = conj_gradient(A, b, x, tol, lw, color, small_rad, shift)

   r=A*x - b;
   d=-r;

   while norm(r) > tol

      % a pretty ball for beauty, to cover imperfections when two segments are joined
      ball(x(1)+shift(1), x(2)+shift(2), small_rad, color);

      alpha = -dot(r, d)/dot(A*d, d);
      x0 = x;
      x = x + alpha*d;
      
      r=A*x - b;
      beta = dot(A*r, d)/dot(A*d, d);
      d0 = d;
      d = -r + beta*d;

      plot([x0(1), x(1)]+shift(1), [x0(2), x(2)]+shift(2), 'color', color, 'linewidth', lw)

   end

function x = grad_descent(A, b, x, tol, lw, color, small_rad)

   r=A*x - b;
   d=-r;

   while norm(r) > tol

      % a pretty ball for beauty, to cover imperfections when two segments are joined
      ball(x(1), x(2), small_rad, color);
      
      alpha = -dot(r, d)/dot(A*d, d);
      x0 = x;
      x = x + alpha*d;
      
      r=A*x - b;
      beta = 0; %beta = dot(A*r, d)/dot(A*d, d);
      d0 = d;
      d = -r + beta*d;

      plot([x0(1), x(1)], [x0(2), x(2)], 'color', color, 'linewidth', lw)

   end

   

function plot_contours (A, b, Box, lw, color);

   N=200;  % number of points (don't make it big, code will be slow)

   E = A\b; % the exact solution, around which we will draw the contours
   B = 0.12;
   [X, Y]=meshgrid(linspace(Box(1)-B, Box(2)+B, N), linspace(Box(3)-B, Box(4)+B, N));     % X and Y coordinates

% the quadratic form f= (1/2)*x'*A*X-b'*x;
   f = inline('0.5*A(1, 1)*X.*X + A(1, 2)*X.*Y+0.5*A(2, 2)*Y.*Y-b(1)*X-b(2)*Y', 'X', 'Y', 'A', 'b');
   Z = 0.5*A(1, 1)*X.*X + A(1, 2)*X.*Y+0.5*A(2, 2)*Y.*Y-b(1)*X-b(2)*Y;

   
   % prepare to draw the contours
   x0 = A\b; f0 = f(x0(1), x0(2), A, b);
   No = 25; % number of contours
   Levels = (linspace(f0, 1, No)-f0).^2+f0;

% Plot the contours with 'contour' in figure(2), and then with 'plot' in figure(1).
% This is to avoid a bug in plot2svg, it can't save output of 'contour'.
   figure(2); clf; hold on;
   for i=1:length(Levels)

      figure(2);
      [c, stuff] = contour(X, Y, Z, [Levels(i), Levels(i)]);

      [m, n]=size(c);
      if m > 1 & n > 0

	 % extract the contour from the contour matrix and plot in figure(1)
	 l=c(2, 1);
	 x=c(1,2:(l+1));  y=c(2,2:(l+1)); 
	 figure(1); plot(x, y, 'color', color, 'linewidth', lw/2);

      end
   end
   figure(1);

function ball(x, y, r, color)
   Theta=0:0.1:2*pi;
   X=r*cos(Theta)+x;
   Y=r*sin(Theta)+y;
   H=fill(X, Y, color);
   set(H, 'EdgeColor', 'none');

Llegendes

Afegeix una explicació d'una línia del que representa aquest fitxer

Elements representats en aquest fitxer

representa l'entitat

1.212 píxel

804 píxel

Historial del fitxer

Cliqueu una data/hora per veure el fitxer tal com era aleshores.

Data/horaMiniaturaDimensionsUsuari/aComentari
actual23:49, 23 març 2024Miniatura per a la versió del 23:49, 23 març 2024804 × 1.212 (2 Ko)wikimediacommons>Д.ИльинOptimization

La pàgina següent utilitza aquest fitxer: