共轭梯度优化方法在 MATLAB 中的实现

共轭梯度法与图像处理 在数字图像处理领域，共轭梯度法作为一种经典的优化算法，常被用于解决各种问题。例如，在冈萨雷斯《数字图像处理》（第三版英文版）第四章中，就介绍了如何利用共轭梯度法进行图像复原。 泰勒展开与共轭梯度法 书中阐述了如何利用泰勒展开公式推导出共轭梯度法的迭代公式，从而实现对目标函数的优化。

该优化器专为无约束优化n个变量的函数而设计。函数返回向量x=[x1,...xn]，使给定函数的目标函数值最小化。输入包括函数fcn、初始值x0、梯度逼近方法（1=中心差分，2=前向差分）、黄金分割搜索、收敛容差epsilon和最大迭代次数nmax。需注意，黄金分割搜索对n十分敏感。

在matlab中，比较了FR共轭梯度算法和BFGS拟牛顿算法在funf.m函数中的求解实例。我手动计算了梯度g，而这些算法可以实现自动求解。

基于共轭梯度对数分解的大数据分类模型 该模型利用K-means算法生成目标数据，并采用共轭梯度对数分解方法对大数据集进行规范化处理。通过构建数据融合适应度矩阵，并基于Lagrange定理进行全局搜索，找到聚类中心的最佳值，从而优化聚类目标函数。同时，确定边界隶属度特征的初始值，进一步提升了模型的分类性能。仿真实验结果表明，该模型在数据分类寻优方面表现出色，能够准确分类各类数据，并具有较高的收敛性。

FR共轭梯度法是一种优化算法，通过输入目标函数、初始点和所需精度，能够逐步计算出求解过程。每一步迭代的结果均可详细打印，非常适合初学者学习和教材对应。

利用Matlab，我们探讨了三种不同的方法来实现直方图均衡，并验证它们的有效性。

我们考虑了两个正则化项，其中一个是由线性函数组成的，涉及广泛的正则化随机最小化问题。该优化模型抽象了人工智能和机器学习中的许多重要应用程序，如融合的套索和图导正则化逻辑回归。该模型的计算挑战包括两个方面：一是封闭形式解决方案不可用，二是当输入数据样本数量庞大时，目标中期望值的完整梯度计算非常昂贵。为了解决这些问题，我们提出了一种随机的超梯度方法，即随机原始-对偶近邻超梯度下降（SPDPEG），并分析了其在凸目标和强凸目标上的收敛性。对于一般的凸目标，SPDPEG生成的均匀平均迭代将以O（1 / t）速率收敛。对于强凸目标，SPDPEG生成的均匀和非均匀平均迭代分别以O（log（t）/ t）和O（1 / t）速率收敛。已知所提出算法的速率顺序与一阶随机算法的最佳收敛速率相匹配。融合逻辑回归和图导正则化逻辑回归问题的实验表明，所提出的算法执行效率非常高，并且始终优于其他竞争算法。

我注意到在FEX上的两个Romberg正交函数（#34和#8199）具有相似之处。我已经提高了一些积分计算的速度，并简化了算法，使其可以使用向量而不是矩阵进行插值。如果您发现示例中有错误，请通过电子邮件联系我。谢谢。

函数 [x,out2] = cgsolver(A, b, x0, nit) 使用共轭梯度法求解线性方程组 Ax = b。 当提供参数 nit 时，求解器将在 nit 次迭代后停止并返回结果矩阵。 当未提供参数 nit 时，求解器将运行至残差范数小于 1e-8 时停止。