《现代设计理论与方法》实验报告、实验目的机械优化设计是一门实践性较强的课程，学生通过实际上机计算可以达到以下目的：1. 加深对机械优化设计方法的基本理论和算法步骤的理解;2. 培养学生独立编制或调试计算机程序的能力；3. 掌握常用优化方法程序的使用方法；4 .培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的能力。

、实验项目、学时分配及对每个实验项目的要求1.明确黄金分割法基本原理、计算步骤及程序框图; 吐入「土 2•编制或调试黄金分割法应用程序； 1 黄金分割法 2八' " 3 •用测试题对所编程序进行测试；4•撰写实验报告。

1.明确复合形法基本原理、计算步骤及程序框图 等；2 复合形法 4 2•编制或调试复合形法应用程序；3 •用测试题对所编程序进行测试；4•撰写实验报告。

二、测试题1. 黄金分割法程序测试题1)rn"何二?-10r+36,取坷=0 ,卜皿1, 沪程序如下:#in clude<stdio.h> #in clude<c oni o.h> #in clude<math.h> #defi ne e 0.00001 序实验项目 学时号实验要求#define tt 0.01float function(float x)float y=pow(x,2)-10*x+36;//return(y); void finding(float a[3],float f[3])float t=tt,a1,f1,ia;int i;f[0]=function(a[0]);for(i=0;;i++)a[1]=a[0]+t;f[1]=function(a[1]);if(f[1]<f[0]) break;if(fabs(f[1]-f[0])>=e)t=-t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];else{if(ia==1) return;t=t/2;ia=1;for(i=0;;i++)a[2]=a[1]+t;f[2]=function(a[2]);if(f[2]>f[1]) break;t=2*t;a[0]=0;// 初始区间的下界值 求解的一维函数a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];if(a[0]>a[2])a1=a[0];f1=f[0];a[0]=a[2];f[0]=f[2];a[2]=a1;f[2]=f1;return;}float gold(float *ff)float a1[3],f1[3],a[4],f[4];float aa;int i;finding(a1,f1);a[0]=a1[0];f[0]=f1[0];a[3]=a1[2];f[3]=f1[2];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);f[2]=function(a[2]);for(i=0;;i++)if(f[1]>=f[2])a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[2]=function(a[2]);else{a[3]=a[2];f[3]=f[2];a[2]=a[1];f[2]=f[1];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);if((a[3]-a[0])<e)aa=(a[1]+a[2])/2;*ff=function(aa);break;return(aa);void main()float xx, ff;xx=gold(&ff);printf("\n The Optimal Design Result Is:\n"); printf("\n\tx*=%f\n\tf*=%f", xx, ff);getch();运行结果：2) mil SI*-5J?+4J?-fix+fiO 取舟=0 折二Ml A HT*程序如下：#in cludevstdio.h> #in clude<c oni o.h> #in clude<math.h> #defi ne e0.00001 #defi ne tt 0.01float fun cti on( float x)求解的一维函数float y=po w(x,4)-5* pow(x,3)+4* po w(x,2)-6*x+60;//return(y);void fin di ng(float a[3],float f[3])float t=tt,a1,f1,ia;int i;a[0]=0;// 初始区间的下界值f[0]=fu nctio n(a[0]);for(i=0;;i++)a[1]=a[0]+t;f[1]=fu nctio n(a[1]);if(f[1]<f[0]) break;{if(fabs(f[1]-f[0])>=e)t=-t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];else{if(ia==1) return;t=t/2;ia=1;for(i=0;;i++)a[2]=a[1]+t;f[2]=function(a[2]);if(f[2]>f[1]) break;t=2*t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];if(a[0]>a[2])a1=a[0];f1=f[0];a[0]=a[2];f[0]=f[2];a[2]=a1;f[2]=f1;return;}float gold(float *ff)float a1[3],f1[3],a[4],f[4];float aa;int i;finding(a1,f1);a[0]=a1[0];f[0]=f1[0];a[3]=a1[2];f[3]=f1[2];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);f[2]=function(a[2]);for(i=0;;i++)if(f[1]>=f[2])a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[2]=function(a[2]);else{a[3]=a[2];f[3]=f[2];a[2]=a[1];f[2]=f[1];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);if((a[3]-a[0])<e)aa=(a[1]+a[2])/2;*ff=function(aa);break;return(aa);void main(){float xx, ff;{float t=tt,a1,f1,ia; xx=gold(&ff);prin tf("\n The Op timal Desig n Result ls:\n"); prin tf("\n\tx*=%f\n\tf*=%f", xx, ff); getch();}运行结果如下:3)(x+I)(x-2)^,其中讪，取坷 7, A(UH ,程序如下: #in clude<stdio.h>#in clude<c oni o.h>#in clude<math.h>#defi ne e 0.00001#defi ne tt 0.01float fun cti on( float x)float y=(x+1)* po w((x-2),2);//return(y); void fin di ng(float a[3],float f[3]) 求解的一维函数int i;{float t=tt,a1,f1,ia;a[0]=0;// 初始区间的下界值f[0]=function(a[0]);for(i=0;;i++)a[1]=a[0]+t;f[1]=function(a[1]); if(f[1]<f[0]) break;if(fabs(f[1]-f[0])>=e)t=-t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];else{if(ia==1) return;t=t/2;ia=1;for(i=0;;i++)a[2]=a[1]+t;f[2]=function(a[2]);if(f[2]>f[1]) break;t=2*t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];if(a[0]>a[2])a1=a[0];f1=f[0];a[0]=a[2];f[0]=f[2];a[2]=a1;f[2]=f1;}return;}float gold(float *ff)float a1[3],f1[3],a[4],f[4];float aa;int i;finding(a1,f1);a[0]=a1[0];f[0]=f1[0];a[3]=a1[2];f[3]=f1[2];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);f[2]=function(a[2]);for(i=0;;i++)if(f[1]>=f[2])a[0]=a[1];f[0]=f[1];a[1]=a[2];f[1]=f[2];a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[2]=function(a[2]);else{a[3]=a[2];f[3]=f[2];a[2]=a[1];f[2]=f[1];a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]);if((a[3]-a[0])<e)aa=(a[1]+a[2])/2;*ff=function(aa);break;return(aa);void mai n()float XX, ff;xx=gold(&ff);prin tf("\n The Op timal Desig n Result ls:\n");prin tf("\n\tx*=%f\n\tf*=%f", xx, ff);getch();}运行结果如下:2.复合形法程序测试题1) =齣W = 2p-环D取：1|6[-5 6) ^曰一5 8] * = 4 f = l『程序如下:{}#in clude "math.h"#i nclude "stdio.h"#in clude "stdlib.h"#define E1 0.001#define ep 0.00001#define n 2#define k 4double af;int i,j;double X0[n],XX[n],X[k][n],FF[k];double a[n],b[n];double rm=2657863.0;double F(double C[n])double F;F=pow(C[0]-2,2)+pow(C[1]-1,2);return F;int cons(double D[n])if((D[1]-pow(D[0],2)>=0)&&((2-D[0]-D[1])>=0)) return 1;elsereturn 0;void bou()a[0]=-5,b[0]=6; a[1]=-5,b[1]=8;{}double r()double r1,r2,r3,rr;r1=pow(2,35);r2=pow(2,36);r3=pow(2,37);rm=5*rm; if(rm>=r3){rm=rm-r3;}if(rm>=r2){rm=rm-r2;}if(rm>=r1){rm=rm-r1;}rr=rm/r1;return rr;void produce(double A[n],double B[n])int jj;double S;s1: for(i=0;i<n;i++)S=r();XX[i]=A[i]+S*(B[i]-A[i]);if(cons(XX)==0){goto s1;}for(i=0;i<n;i++)X[0][i]=XX[i];for(j=1;j<k;j++)for(i=0;i<n;i++)S=r();for(j=1;j<k;j++){X[j][i]=A[i]+S*(B[i]-A[i]);}for(i=0;i<n;i++)X0[i]=0;for(jj=1;jj<j+1;jj++)X0[i]+=X[jj][i];X0[i]=(1/j)*(X0[i]);if(cons(X0)==0)goto s1;for(i=0;i<n;i++){XX[i]=X[j][i];}while(cons(XX)==0)for(i=0;i<n;i++)X[j][i]=X0[i]+0.5*(X[j][i]-X0[i]); XX[i]=X[j][i];main()}}double EE,Xc[n],Xh[n],Xg[n],Xl[n],Xr[n],Xs[n],w; int l,lp,lp1;bou();s111:produce(a,b);s222:for(j=0;j<k;j++)for(i=0;i<n;i++)XX[i]=X[j][i];FF[j]=F(XX);for(l=0;l<k-1;l++)for(lp=0;lp<k-1;lp++)lp1=lp+1;if(FF[lp]<FF[lp1])w=FF[lp];FF[lp]=FF[lp1];FF[lp1]=w;for(i=0;i<n;i++)XX[i]=X[lp][i];X[lp][i]=X[lp1][i];X[lp1][i]=XX[i];for(i=0;i<n;i++)Xh[i]=X[0][i];Xg[i]=X[l][i];Xl[i]=X[k-1][i];for(i=0;i<n;i++)}{Xs[i]=0;for(j=0;j<k;j++)Xs[i]+=X[j][i];Xs[i]=1/(k+0.0)*Xs[i];EE=0;for(j=0;j<k;j++)EE+=pow((FF[j]-F(Xs)),2);EE=pow((1/(k+0.0)*EE),0.5); if(EE<=E1)goto s333;for(i=0;i<n;i++)Xc[i]=0;for(j=1;j<k;j++)Xc[i]+=X[j][i];Xc[i]=1/(k-1.0)*Xc[i];if(cons(Xc)==1)}}af=1.3;ss:for(i=0;i<n;i++)Xr[i]=Xc[i]+af*(Xc[i]-Xh[i]);if(cons(Xr)==1)if(F(Xr)>=F(Xh)) if(af<=ep)for(i=0;i<n;i++)Xh[i]=Xg[i];af=1.3;goto ss;else {af=1/2.0*af;goto ss;}elsefor(i=0;i<n;i++)X[0][i]=Xr[i];goto s222;else {af=1/2.0*af;goto ss;}}}Q —善— h 却王N —才二岀—£1H+J f D +&—*}%+叱唱心亠一----F一= D -瓦d-j各nqwo盂舄90010国0畧dopISQVEP匕旦WEP戈芒s m p H二二_X T =.」&一匸七(++g v =?D 」o 」兰X)ZI-=UV&H(U壬一」tlls0106宀兰_XH S q 兰o x 丄亘①S-①宀兰。