e04wd {NAGFWrappers} | R Documentation |
e04wd is designed to minimize an arbitrary smooth function subject to constraints (which may include simple bounds on the variables, linear constraints and smooth nonlinear constraints) using a sequential quadratic programming (SQP) method. As many first derivatives as possible should be supplied by you; any unspecified derivatives are approximated by finite differences. It is not intended for large sparse problems.
e04wd may also be used for unconstrained, bound-constrained and linearly constrained optimization.
e04wd uses forward communication for evaluating the objective function, the nonlinear constraint functions, and any of their derivatives.
The initialization function e04wc must have been called before to calling e04wd.
e04wd(a, bl, bu, confun, objfun, istate, ccon, cjac, clamda, h, x, optlist, n = nrow(x), nclin = nrow(a), ncnln = nrow(cjac))
a |
double array The ith row of a contains the ith row of the matrix A_L of general linear constraints in eqn1. That is, the ith row contains the coefficients of the ith general linear constraint for i=1 . . . nclin. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
bl |
double array | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
bu |
double array Bl must contain the lower bounds and bu the upper bounds for all the constraints, in the following order. The first n elements of each array must contain the bounds on the variables, the next n_L elements the bounds for the general linear constraints (if any) and the next n_N elements the bounds for the general nonlinear constraints (if any). To specify a nonexistent lower bound (i.e., l_j = - infinity), set bl[j] <= - bigbnd, and to specify a nonexistent upper bound (i.e., u_j = + infinity), set bu[j] >= bigbnd; where bigbnd is the optional argument infiniteboundsize. To specify the jth constraint as an equality, set bl[j] = bu[j] = β, say, where abs(β) < bigbnd. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
confun |
function confun must calculate the vector c(x) of nonlinear constraint functions and (optionally) its Jacobian, ( \partial c)/( \partial x), for a specified n-vector x. If there are no nonlinear constraints (i.e., ncnln = 0), e04wd will never call confun, so it may be the dummy function e04wdp. (e04wdp is included in the NAG Library). If there are nonlinear constraints, the first call to confun will occur before the first call to objfun.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
objfun |
function objfun must calculate the objective function F(x) and (optionally) its gradient g(x) = ( \partial F)/( \partial x) for a specified n-vector x.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
istate |
integer array Is an integer array that need not be initialized if e04wd is called with the coldstart option (the default). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ccon |
double array Ccon need not be initialized if the (default) optional argument coldstart is used. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
cjac |
double array In general, cjac need not be initialized before the call to e04wd. However, if derivativelevel=2, 3, any constant elements of cjac may be initialized. Such elements need not be reassigned on subsequent calls to confun. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
clamda |
double array Need not be set if the (default) optional argument coldstart is used. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
h |
double array H need not be initialized if the (default) optional argument coldstart is used, and will be set to the identity. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x |
double array An initial estimate of the solution. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
optlist |
options list Optional parameters may be listed, as shown in the following table:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
n |
integer: default = nrow(x) n, the number of variables. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
nclin |
integer: default = nrow(a) n_L, the number of general linear constraints. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ncnln |
integer: default = nrow(cjac) n_N, the number of nonlinear constraints. |
R interface to the NAG Fortran routine E04WDF.
MAJITS |
integer The number of major iterations performed. |
ISTATE |
integer array Describes the status of the constraints l <= r(x) <= u. For the jth lower or upper bound, j = 1 , 2 , . . . , n + nclin + ncnln, the possible values of istate[j] are as follows (see the figure in the Fortran library documentation). δ is the appropriate feasibility tolerance. |
CCON |
double array If ncnln > 0, ccon[i] contains the value of the ith nonlinear constraint function c_i at the final iterate for i=1 . . . ncnln. |
CJAC |
double array If ncnln > 0, cjac contains the Jacobian matrix of the nonlinear constraint functions at the final iterate, i.e., cjac[i, j] contains the partial derivative of the ith constraint function with respect to the jth variable for j=1 . . . n for i=1 . . . ncnln. (See the discussion of argument cjac under confun.) |
CLAMDA |
double array The values of the QP multipliers from the last QP subproblem. clamda[j] should be non-negative if istate[j] = 1 and non-positive if istate[j] = 2. |
OBJF |
double The value of the objective function at the final iterate. |
GRAD |
double array The gradient of the objective function (or its finite difference approximation) at the final iterate. |
H |
double array Contains the Hessian of the Lagrangian at the final estimate x. |
X |
double array The final estimate of the solution. |
IFAIL |
integer ifail =0unless the function detects an error or a warning has been flagged (see the Errors section in Fortran library documentation). |
NAG
http://www.nag.co.uk/numeric/FL/nagdoc_fl23/pdf/E04/e04wdf.pdf
optlist <- list() ifail <- 0 confun = function(mode, ncnln, n, needc, x, cjac, nstate) { ldcj <- nrow(cjac) ccon <- as.matrix(mat.or.vec(ncnln, 1)) if (nstate == 1) { cjac <- as.matrix(mat.or.vec(ncnln, n)) } if (needc[1] > 0) { if (mode == 0 || mode == 2) { ccon[1] <- x[1]^2 + x[2]^2 + x[3]^2 + x[4]^2 } if (mode == 1 || mode == 2) { cjac[1, 1] <- 2 %*% x[1] cjac[1, 2] <- 2 %*% x[2] cjac[1, 3] <- 2 %*% x[3] cjac[1, 4] <- 2 %*% x[4] } } if (needc[2] > 0) { if (mode == 0 || mode == 2) { ccon[2] <- x[1] %*% x[2] %*% x[3] %*% x[4] } if (mode == 1 || mode == 2) { cjac[2, 1] <- x[2] %*% x[3] %*% x[4] cjac[2, 2] <- x[1] %*% x[3] %*% x[4] cjac[2, 3] <- x[1] %*% x[2] %*% x[4] cjac[2, 4] <- x[1] %*% x[2] %*% x[3] } } list(MODE = as.integer(mode), CCON = as.matrix(ccon), CJAC = as.matrix(cjac)) } objfun = function(mode, n, x, grad, nstate) { if (mode == 0 || mode == 2) { objf <- x[1] %*% x[4] %*% (x[1] + x[2] + x[3]) + x[3] } if (mode == 1 || mode == 2) { grad[1] <- x[4] %*% (2 %*% x[1] + x[2] + x[3]) grad[2] <- x[1] %*% x[4] grad[3] <- x[1] %*% x[4] + 1 grad[4] <- x[1] %*% (x[1] + x[2] + x[3]) } list(MODE = as.integer(mode), OBJF = objf, GRAD = as.matrix(grad)) } a <- matrix(c(1, 1, 1, 1), nrow = 1, ncol = 4, byrow = TRUE) bl <- matrix(c(1, 1, 1, 1, -1e+25, -1e+25, 25), nrow = 7, ncol = 1, byrow = TRUE) bu <- matrix(c(5, 5, 5, 5, 20, 40, 1e+25), nrow = 7, ncol = 1, byrow = TRUE) istate <- as.matrix(mat.or.vec(7, 1)) ccon <- as.matrix(mat.or.vec(2, 1)) cjac <- as.matrix(mat.or.vec(2, 4)) clamda <- as.matrix(mat.or.vec(7, 1)) h <- as.matrix(mat.or.vec(4, 4)) x <- matrix(c(1, 5, 5, 1), nrow = 4, ncol = 1, byrow = TRUE) e04wd(a, bl, bu, confun, objfun, istate, ccon, cjac, clamda, h, x, optlist)