mystic与scipy.optimization是否支持矩阵迹最小化求解
答复结论
scipy.optimize和mystic都支持直接传入矩阵作为决策变量求解优化问题,针对矩阵迹最小化目标的适配细节如下:
scipy.optimize 适配情况
scipy.optimize没有推出专门面向矩阵域的专属优化求解器,但它的所有通用优化接口都兼容numpy矩阵/高维数组作为输入:
- 无约束迹最小化场景可以直接使用:初始化参数
x0传入对应维度的numpy矩阵即可,目标函数内部直接调用np.trace(x)就能计算迹的目标值,不需要强制把矩阵展平为一维向量传入。 - 带矩阵约束的场景(比如半正定约束、线性矩阵不等式约束)没有原生支持:如果要做带锥约束的迹最小化(本质是半正定规划问题),需要手动把矩阵约束拆解为逐元素的非线性/线性约束传入求解器,没有开箱即用的矩阵约束配置能力。
mystic 适配情况
mystic对矩阵域优化的原生支持度更高:
- 全系列求解器都原生支持任意维度的数组(包含二维矩阵)作为决策变量输入,目标函数可以直接对输入矩阵做迹运算作为优化目标,不需要做额外的变量维度转换、映射操作。
- 自带的约束生成工具支持直接施加矩阵形式的约束(比如矩阵对称约束、特征值范围约束、矩阵范数约束等),不需要手动把约束拆解为逐元素形式,搭建矩阵域迹最小化问题的流程更简洁。
补充说明:如果你的迹最小化问题附带半正定锥约束,本质属于半正定规划问题,上述两个库都不是这类问题的专用求解器,小规模验证场景可以直接用通用求解器实现,大规模问题建议搭配专用锥优化求解器使用效率更高。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者A. Degu
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