基于分支定界法的非线性方程组实根求解高效能算法研究及实现

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非线性代数方程组求解是一个经典的数学问题,在科学研究和工程实践中的应用十分广泛。当前,有多种符号和数值的求解算法。这些算法受符号表达式计算复杂度高、单机计算慢、中间表达式膨胀等因素制约,在面对多变元等复杂情况,其计算结果不准确,计算速度较慢。近年来,基于众核的设备已实现了许多大规模的高并发的算法。本文提出了基于分支定界法的全局区间算法,以非线性代数方程组作为研究对象进行分析,在GPGPU上实现高效计算非线性代数方程组的实区间解,我们的方法计算结果准确,计算速度与串行方法相比有了大幅度提升,本文的研究内容包含以下部分:一、针对变元带取值范围的非线性代数方程组,采用基于GPGPU的分支定界法计算非线性代数方程组的实区间解,并通过区间估值算法对区间组进行估值计算,进行判定,筛选出包含方程根的区间组;二、利.用Hansen-Sengupta算法对全局搜索出的区间组进行进一步判定,将不符合方程解的区间组进行排除,提高减支的速度,在GPGPU中设计了区间矩阵乘法与区间求逆算法,能够在Hansen-Sengupta算法计算的过程中快速准确的计算出所需要的区间矩阵数据;三、.利用回溯算法将区间组进行实根隔离,得到精度符合要求的区间解。通过一系列的实验表明,相比较相同的串行求解算法,本文提出的算法在计算时间.上更加省时,相比较计算非线性方程组的其他求解算法,本文的算法保证了区间运算的结果正确性,可以获得准确无误的区间解,计算结果准确并且计算过程中没有发生内存膨胀的问题。在目标问题具备有限个实解的情况下,我们的算法具备了终止性并确保能够得出准确结果。
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