ATCase:一个基于多项式约束求解的数值程序测试用例自动生成工具北大核心CSCD

现有的基于符号执行的测试用例自动生成技术存在不足之处:由于精度限制和非线性约束求解的复杂性,符号执行在遇到复杂的非线性浮点约束时效果并不理想.针对这一现状,给出了一个基于多项式约束求解和区间验证的测试用例生成算法.对于复杂非线性约束难以求解的问题,采用基于低秩矩量矩阵恢复的多项式系统求解方法,该方法对于含有等式和不等式的多项式系统,相较于其他方法求解速度更快,更适合大规模问题的求解;对于浮点约束求解不准确的问题,采用基于区间分析的验证算法来计算包含精确实解的区间,基于该区间给出测试用例,可以避免浮点计算的不准确和异常.结合该算法和符号执行工具KLEE-FP实现了一个测试用例自动生成工具ATCase(automatically generate test case),它能够分析数值程序中的路径并自动生成满足路径约束的测试用例.在两个开源软件库中的2两个复杂的真实程序上运行的实验结果表明ATCase相比KLEE-FP所使用的STP求解器,能快速生成具有更高覆盖率的测试用例,特别是在处理相对复杂的非线性约束时,优势更加明显.     

ATCase:一个基于多项式约束求解的数值程序测试用例自动生成工具北大核心CSCD

现有的基于符号执行的测试用例自动生成技术存在不足之处:由于精度限制和非线性约束求解的复杂性,符号执行在遇到复杂的非线性浮点约束时效果并不理想.针对这一现状,给出了一个基于多项式约束求解和区间验证的测试用例生成算法.对于复杂非线性约束难以求解的问题,采用基于低秩矩量矩阵恢复的多项式系统求解方法,该方法对于含有等式和不等式的多项式系统,相较于其他方法求解速度更快,更适合大规模问题的求解;对于浮点约束求解不准确的问题,采用基于区间分析的验证算法来计算包含精确实解的区间,基于该区间给出测试用例,可以避免浮点计算的不准确和异常.结合该算法和符号执行工具KLEE-FP实现了一个测试用例自动生成工具ATCase(automatically generate test case),它能够分析数值程序中的路径并自动生成满足路径约束的测试用例.在两个开源软件库中的2两个复杂的真实程序上运行的实验结果表明ATCase相比KLEE-FP所使用的STP求解器,能快速生成具有更高覆盖率的测试用例,特别是在处理相对复杂的非线性约束时,优势更加明显.     

ATCase:一个基于多项式约束求解的数值程序测试用例自动生成工具

现有的基于符号执行的测试用例自动生成技术存在不足之处:由于精度限制和非线性约束求解的复杂性,符号执行在遇到复杂的非线性浮点约束时效果并不理想.针对这一现状,给出了一个基于多项式约束求解和区间验证的测试用例生成算法.对于复杂非线性约束难以求解的问题,采用基于低秩矩量矩阵恢复的多项式系统求解方法,该方法对于含有等式和不等式的多项式系统,相较于其他方法求解速度更快,更适合大规模问题的求解;对于浮点约束求解不准确的问题,采用基于区间分析的验证算法来计算包含精确实解的区间,基于该区间给出测试用例,可以避免浮点计算的不准确和异常.结合该算法和符号执行工具KLEE-FP实现了一个测试用例自动生成工具ATCase(automatically generate test case),它能够分析数值程序中的路径并自动生成满足路径约束的测试用例.在两个开源软件库中的2两个复杂的真实程序上运行的实验结果表明ATCase相比KLEE-FP所使用的STP求解器,能快速生成具有更高覆盖率的测试用例,特别是在处理相对复杂的非线性约束时,优势更加明显.     

弱拟法锥条件下非凸优化问题的同伦算法

本文给出弱拟法锥条件的定义,并针对非线性组合同伦方程,得到在弱拟法锥条件下求解约束非凸优化问题的同伦内点算法.证明了该算法对于可行域的某个子集中几乎所有的点,同伦路径存在,并且同伦路径收敛于问题的K-K-T点,通过数值例子验证了该算法是有效的.     

求解约束规划的一个非线性Lagrange函数

本文提出了一个求解不等式约束优化问题的非线性Lagrange函数,并构造了基于该函数的对偶算法.证明了当参数σ小于某一阈值σ_0时,由算法生成的原始-对偶点列是局部收敛的,并给出了原始-对偶解的误差估计.此外,建立了基于该函数的对偶理论.最后给出了算法的数值结果.     

基于Bell多项式求解非线性发展方程Hirota双线性形式的新算法

基于Bell多项式,构造了获得非线性发展方程双线性形式的一个新算法,并且开发了相应的程序包.非线性发展方程与其双线性形式之间的变换可由该程序包自动推导,同时给出了一些具有代表性的实例验证了该程序包的有效性与可靠性.     

基于Shifted Legendre多项式非线性年龄结构种群模型的数值解

基于Shifted Legendre多项式研究非线性年龄结构种群模型的数值解问题.定义了在区间[0,A]×[0,T]上函数的Shifted Legendre逼近多项式,通过Shifted Legendre算子矩阵结合Tau方法,把求解非线性年龄结构种群模型的数值解问题转化成非线性代数方程的求解问题.数值算例的结果显示该算法有效.     

线性等式约束连续型minimax问题的区间算法

研究线性等式约束连续型minimax问题,其中目标函数为Lipschitz连续函数,基于线性约束函数的区间迭代运算、区域二分原则和无解区域删除原则,建立了求解线性等式约束连续型minimax问题的区间算法,证明了算法的相关定理,给出了数值算例,该算法保证求出问题的整体解,且是可靠和有效的.     

基于高斯伪谱的最优控制求解及其应用

研究一种基于高斯伪谱法的具有约束受限的最优控制数值计算问题.方法将状态演化和控制规律用多项式参数化近似,微分方程用正交多项式近似.将最优控制问题求解问题转化为一组有约束的非线性规划求解.详细论述了该种近似方法的有效性.作为该种方法的应用,讨论了一个障碍物环境下的机器人最优路径生成问题.将机器人路径规划问题转化为具有约束条件最优控制问题,然后用基于高斯伪谱的方法求解,并给出了仿真结果.     

线性权互补问题的新全牛顿步可行内点算法

基于一个连续可微函数,通过等价变换中心路径,给出求解线性权互补问题的一个新全牛顿步可行内点算法.该算法每步迭代只需求解一个线性方程组,且不需要进行线搜索.通过适当选取参数,分析了迭代点的严格可行性,并证明算法具有线性优化最好的多项式时间迭代复杂度.数值结果验证了算法的有效性.     

凸半无限规划的一个新的割平面算法

基于非线性规划和割平面方法,给出了凸半无限规划问题的一个分析中央割平面算法(ACCPM).该算法不需要在每一次迭代时计算所有的约束数值,而只需要求解一个中央割平面,从而使得问题的求解规模变小,这种算法对于求解可行域结构比较复杂的半无限规划非常有效,最后给出算法的收敛性证明.     

低阶精确罚函数的一种二阶光滑逼近

给出了求解约束优化问题的低阶精确罚函数的一种二阶光滑逼近方法,证明了光滑后的罚优化问题的最优解是原约束优化问题的ε-近似最优解,基于光滑后的罚优化问题,提出了求解约束优化问题的一种新的算法,并证明了该算法的收敛性,数值例子表明该算法对于求解约束优化问题是有效的.     

基于最小调整法求解最短时限指派问题

最短时限指派问题是具有实际意义的一类指派问题,但是对于其解法的讨论大多根据传统算法思想,导致求解复杂.基于最小调整法思想,给出求解此类问题的简便方法,使求解简单有效,对算法有效性进行分析且给出算例予以验证,最后提出相关模型及其求解.     

非线性加工时间单机排序问题

讨论工件加工时间是等待时间的非线性增加函数的单机排序问题,目标函数为极小化完工时间和与极小化最大延误.基于对问题的分析,对于一般非线性函数的情况,给出了工件间的优势关系.对于某些特殊情况,利用工件间的优势关系得到了求解最优排序的多项式算法.推广了文献中的结论.     

非完整约束Hamilton动力系统保结构算法

基于变分积分的思想和对偶变量表示的Lagrange-d’Alembert原理,构造了一类求解非完整约束Hamilton动力系统的高阶保结构算法.基于变分积分法,选取适当的多项式及数值积分方法,将对偶变量形式的Lagrange-d’Alembert原理进行离散.在此离散原理的基础上,以积分区间两端位移为独立变量,同时要求在区间端点处及区间内部的控制点处严格满足非完整约束,从而得到数值积分方法.给出了算法的对称性证明.数值算例表明算法具有高阶收敛性,严格满足非完整约束,且在长时间仿真后,依然能保持良好的数值性质.     

求解互补问题的不可行内点法及其计算复杂性

给出了求解一类非单调非线性互补问题的一种不可行内点法,讨论了该算法的收敛性及计算复杂性.分析结果表明,所给方法是一多项式时间算法.     

带转向延误的非对称用户平衡模型与算法

为准确刻画交通网络和出行行为的复杂特征,考虑路口的转向延误及路段之间相互作用的非对称性因素,用非线性互补理论建立了带转向延误的非对称用户平衡模型,分析了用户平衡解的存在性.结合列生成算法采用有效路径集来避免枚举路网中所有路径的优点和FBLSA算法求解非线性互补问题的全局收敛性特点,提出了修正FBLSA算法.最后针对一个中等规模的交通网络进行数值实验,结果显示该算法对处理非对称网络是十分有效的.     

非线性极大极小问题一个新的QP-free算法

本文研究非线性无约束极大极小优化问题. QP-free算法是求解光滑约束优化问题的有效方法之一,但用于求解极大极小优化问题的成果甚少.基于原问题的稳定点条件,既不需含参数的指数型光滑化函数,也不要等价光滑化,提出了求解非线性极大极小问题一个新的QP-free算法.新算法在每一次迭代中,通过求解两个相同系数矩阵的线性方程组获得搜索方向.在合适的假设条件下,该算法具有全局收敛性.最后,初步的数值试验验证了算法的有效性.     

关于非线性等式约束优化问题的一点注记

给出了一种求解非线性约束优化问题的算法.利用Lagrange函数,将非线性约束优化问题转化为无约束优化问题,从而得到解决.方法仅仅依靠求解一个线性方程组来求解,因此使得计算量减小,计算速度变快.在一定条件下,给出算法的收敛性证明.数值试验表明方法是有效的.     

线性互补约束规划问题的一种Filter算法

本文研究了求解线性互补约束规划问题的算法问题.首先基于广义互补函数和摄动技术将问题转化为带参数的非线性优化问题,利用SlQP-Filter算法方法,求解线性互补约束规划问题的一种Filter算法.在适当条件下,证明了该算法的全局收敛性.