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linprog 背景下的代码生成

什么是代码生成?

代码生成指使用 MATLAB® Coder™ 将 MATLAB 代码转换为 C/C++ 代码。代码生成需要 MATLAB Coder 许可证。

通常,您使用代码生成在未运行 MATLAB 的硬件上部署代码。

有关示例,请参阅为 linprog 生成代码。有关其他优化求解器中的代码生成示例,请参阅为 quadprog 生成代码为 lsqcurvefit 或 lsqnonlin 生成代码为 coneprog 生成代码

代码生成要求

  • linprog 支持使用 codegen (MATLAB Coder) 函数或 MATLAB Coder 生成代码。您必须拥有 MATLAB Coder 许可证才能生成代码。

  • 目标硬件必须支持标准双精度浮点计算。

  • 代码生成目标与 MATLAB 求解器不使用相同的数学核心函数库。因此,代码生成解可能不同于求解器解,尤其是对于病态问题。

  • 在生成代码时,linprog 不支持 problem 参量。

    [x,fval] = linprog(problem) % Not supported
  • 所有的 linprog 输入矩阵,如 AAeqlbub,都可以是满矩阵或稀疏矩阵。要使用稀疏输入,必须启用动态内存分配。请参阅Code Generation Limitations (MATLAB Coder)。当非零项的占比很小时,求解器在使用稀疏输入的情况下表现良好。

  • 参量 lbub 的条目数必须与线性目标函数向量 f 相同,否则,它们必须为空 []

  • 如果您的目标硬件不支持无限边界,请使用 optim.coder.infbound

  • 对于涉及嵌入式处理器的高级代码优化,您还需要 Embedded Coder® 许可证。

  • 您必须包括适用于 linprog 的选项,并使用 optimoptions 指定这些选项。选项必须包括设置为 "interior-point"Algorithm 选项。

    options = optimoptions("linprog",Algorithm="interior-point");
    [x,fval,exitflag] = linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub,options);
  • 代码生成支持以下选项:

    • Algorithm - 必须为 "interior-point"

    • ConstraintTolerance

    • Display - 指定为 "off""none""final"(对于无输出),或指定为 "iter"(对于迭代输出)

    • MaxIterations

    • OptimalityTolerance

  • 生成的代码只会对选项进行有限的错误检查。更新选项的推荐方法是使用点符号,而不是 optimoptions

    opts = optimoptions("linprog",Algorithm="interior-point");
    opts = optimoptions(opts,MaxIterations=1e4); % Not recommended
    opts.MaxIterations = 1e4; % Recommended
  • linprog 支持传递给求解器的选项,而不仅仅是在代码中创建的选项。

  • 如果您指定了不受支持的选项,在代码生成过程中通常会忽略该选项。为了获得可靠的结果,请仅指定支持的选项。

生成的代码不是多线程的

默认情况下,在 MATLAB 环境之外使用的生成代码使用非多线程的线性代数库。因此,此类代码的运行速度可能比 MATLAB 环境中的代码慢得多。

如果您的目标硬件有多个核,您可以通过使用自定义的多线程 LAPACK 和 BLAS 库来获得更好的性能。有关将这些库纳入生成的代码中的详细信息,请参阅Speed Up Linear Algebra in Generated Standalone Code by Using LAPACK Calls (MATLAB Coder)

另请参阅

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