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本書首先介紹MATLAB的基本使用方法和程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，然后將MATLAB與*化計(jì)算相結(jié)合，基于*化理論與方法，講解如何使用MATLAB求解*化領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題。這些問(wèn)題涵蓋*化理論與方法中的線性規(guī)劃問(wèn)題、整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題、非線性規(guī)劃問(wèn)題、二次規(guī)劃問(wèn)題、多目標(biāo)規(guī)劃問(wèn)題、圖與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問(wèn)題，以及現(xiàn)代智能優(yōu)化問(wèn)題。本書內(nèi)容循序漸進(jìn)、由淺入深，并結(jié)合大量實(shí)例幫助讀者理解和掌握*化問(wèn)題的建模方法與求解技巧。

前　言
人們?cè)谔幚砩a(chǎn)過(guò)程、金融投資、工程應(yīng)用、機(jī)械設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)管理等實(shí)際問(wèn)題時(shí)，都希望以最優(yōu)的方式求得人力、物力和財(cái)力的合理運(yùn)用。如何運(yùn)用數(shù)學(xué)和工程的方法獲取這個(gè)最佳處理結(jié)果的問(wèn)題稱為最優(yōu)化問(wèn)題。而針對(duì)最優(yōu)化問(wèn)題，如何確定一系列可行方案，然后從可行方案中通過(guò)分析、比較和判斷使所得結(jié)果最佳的方法稱為最優(yōu)化方法。
最優(yōu)化理論和方法自古就有，最典型的實(shí)例就是黃金分割，最優(yōu)化方法成為科學(xué)方法則在17世紀(jì)以后。牛頓和萊布尼茨所創(chuàng)建的微積分理論為最優(yōu)化問(wèn)題的解決提供了理論基礎(chǔ)，而后產(chǎn)生的變分法和簡(jiǎn)單的庫(kù)存模型等精確的解析方法可以稱為古典最優(yōu)化方法。
古典最優(yōu)化方法雖然出現(xiàn)得比較早，但是由于計(jì)算手段的限制導(dǎo)致這些方法在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)遇到了瓶頸。到了20世紀(jì)40年代末期，第二次世界大戰(zhàn)前后，由于軍事上的需要產(chǎn)生了運(yùn)籌學(xué)，此后，因?yàn)橛?jì)算機(jī)的興起和日益普及，使得原來(lái)根本制約優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的大運(yùn)算量問(wèn)題得以解決，為數(shù)值優(yōu)化方法的發(fā)展提供了有效的手段，于是最優(yōu)化技術(shù)突飛猛進(jìn)，得到了廣泛的應(yīng)用并創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。這個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)也促使了近代最優(yōu)化理論的建立，它主要以數(shù)學(xué)規(guī)劃法為基礎(chǔ)，研究各種系統(tǒng)的優(yōu)化途徑及方案，為決策者提供科學(xué)決策的依據(jù)。
與此同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，各種可用于最優(yōu)化方法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的軟件層出不窮，豐富了科研技術(shù)人員的開發(fā)研究手段，提高了解決實(shí)際問(wèn)題的效率，MATLAB就是其中的一種。MATLAB是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，與Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。MATLAB以其強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算功能和覆蓋面廣、專業(yè)性強(qiáng)的工具箱發(fā)展成為適合多學(xué)科、跨平臺(tái)的大型實(shí)用科學(xué)計(jì)算軟件，也為最優(yōu)化計(jì)算問(wèn)題的解決提供了有力的工具。
在筆者的教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)許多非數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)規(guī)劃、運(yùn)籌學(xué)等與最優(yōu)化理論和方法相關(guān)的課程時(shí)，往往覺得這些數(shù)學(xué)理論晦澀難懂，且由于拘泥于某些細(xì)節(jié)，很難形成對(duì)最優(yōu)化理論和方法的全面了解，阻礙了其分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因而筆者一直想撰寫這么一本書，讓讀者覺得最優(yōu)化方法是有趣而且實(shí)用的，并且能夠運(yùn)用科學(xué)計(jì)算的方法，跳出艱深數(shù)學(xué)理論的囹圄，利用MATLAB這個(gè)強(qiáng)大的工具實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證自己的想法，加深對(duì)最優(yōu)化理論的理解。故本書以工程應(yīng)用為基礎(chǔ)，將最優(yōu)化理論和方法與MATLAB相結(jié)合，幫助讀者從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面提高解決最優(yōu)化問(wèn)題的能力，讓即便是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠深厚的讀者也同樣能夠利用MATLAB解決較難的最優(yōu)化數(shù)學(xué)問(wèn)題，為讀者能夠快速進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域、設(shè)計(jì)高效可行的最優(yōu)化方案奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。
本書的內(nèi)容以最優(yōu)化理論為主線，以最優(yōu)化方法與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)例為基礎(chǔ)，并結(jié)合筆者多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹各種最優(yōu)化理論和方法在MATLAB中的實(shí)現(xiàn)方法。本書的內(nèi)容涵蓋了最優(yōu)化理論與方法中的杰出成果，例如線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、二次規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃、圖與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等，還兼顧了新近發(fā)展的近代智能優(yōu)化方法，例如遺傳算法、模擬退火、禁忌搜索等，使讀者有機(jī)會(huì)結(jié)合MATLAB去接觸解決較為復(fù)雜最優(yōu)化問(wèn)題的啟發(fā)式搜索方法，通過(guò)探索提高讀者的自我學(xué)習(xí)能力。
本書由淺入深、循序漸進(jìn)地讓讀者從整體上把握最優(yōu)化計(jì)算的實(shí)質(zhì)，進(jìn)而可以將實(shí)際的問(wèn)題抽象成易于理解的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)轉(zhuǎn)換成MATLAB語(yǔ)言進(jìn)行求解。書中的實(shí)例是筆者多年教學(xué)中理解和思想的凝練，內(nèi)容經(jīng)過(guò)精心的考量和裁剪，相信會(huì)受到讀者的認(rèn)可。
本書分為11章，第1章主要講解MATLAB的應(yīng)用基礎(chǔ)，包括MATLAB的基本使用方法、MATLAB的數(shù)據(jù)類型和各種運(yùn)算、MATLAB的圖形功能及工具箱的使用；第2章介紹MATLAB的控制流程、M文件等基礎(chǔ)編程技術(shù)及MATLAB的接口知識(shí)，并結(jié)合VC 講解如何將MATLAB和其他高級(jí)編程語(yǔ)言相結(jié)合，高效地解決實(shí)際應(yīng)用開發(fā)問(wèn)題；第3章針對(duì)本書探討的核心問(wèn)題最優(yōu)化計(jì)算，首先介紹最優(yōu)化問(wèn)題的概念、最優(yōu)化理論和方法的產(chǎn)生與發(fā)展，然后歸納總結(jié)出最優(yōu)化問(wèn)題的建模方法；第4章至第10章將MATLAB和最優(yōu)化理論相結(jié)合，分別介紹如何使用MATLAB解決線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、二次規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃、圖與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和智能優(yōu)化等最優(yōu)化領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題，分析和總結(jié)各種最優(yōu)化問(wèn)題的建模方法與求解算法，并給出MATLAB優(yōu)化工具箱中相應(yīng)函數(shù)的使用方法，通過(guò)大量的實(shí)例幫助讀者理解最優(yōu)化計(jì)算是如何應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的。本書對(duì)各種最優(yōu)化方法的講解均注重專業(yè)知識(shí)和MATLAB實(shí)踐應(yīng)用的結(jié)合，都給出了基本的推導(dǎo)和結(jié)論，分析了各種最優(yōu)化問(wèn)題的理論求解方法和MATLAB求解方法，方便讀者比照和理解。值得一提的是，筆者在數(shù)學(xué)理論的完整性和可讀性之間作了大量權(quán)衡，使得廣大讀者可以各取所需，既滿足了希望深入了解最優(yōu)化理論的讀者的需求，又兼顧了在復(fù)雜數(shù)學(xué)理論上有所困擾的讀者在應(yīng)用方面的需求。第11章給出各種最優(yōu)化方法的綜合實(shí)例及其MATLAB求解方法。
筆者在撰寫本書的過(guò)程中，得到很多同事、同行和朋友的幫助，他們?yōu)楸緯木帉懱峁┝嗽S多寶貴的意見和建議，使得本書的思路和內(nèi)容臻于完善，在此表示深深的謝意。本書還從使用者的角度出發(fā)，將筆者自身教學(xué)和科研中豐富的經(jīng)驗(yàn)融入書中知識(shí)點(diǎn)的講解，并將MATLAB工具箱與最優(yōu)化實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，使讀者在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)可以嘗試設(shè)計(jì)各種最優(yōu)化方案以解決各領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題，提高讀者將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的水平。
本書在第1版的基礎(chǔ)上，將MATLAB軟件平臺(tái)升級(jí)到了MATLAB R2014a版本。本書可供最優(yōu)化領(lǐng)域的研究人員參考，也可作為高校該類課程高年級(jí)本科生和研究生的教材，還可作為其他科技工作者在科學(xué)計(jì)算等方面的參考書。
本書提供案例的源代碼及MATLAB R2014a基礎(chǔ)教學(xué)視頻下載，讀者可登錄華信教育資源網(wǎng)（www.hxedu.com.cn），注冊(cè)成會(huì)員后查找本書所在頁(yè)面免費(fèi)下載。
本書主要由李明編著，同時(shí)參加編寫工作的還有張玉蘭、高克臻、張?jiān)葡�、許小榮、王東、王龍、張銀芳、周新國(guó)、蔡娜、胡書敏、李爽、蘇靜、張秀梅、賈東永。
由于筆者水平所限，加之時(shí)間緊迫，書中疏漏、不當(dāng)甚至謬誤之處在所難免，在此懇請(qǐng)廣大讀者、同行和各界人士批評(píng)和指正。

編著者
2017年8月

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