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

前　言
人們在處理生產(chǎn)過程、金融投資、工程應用、機械設計、經(jīng)營管理等實際問題時，都希望以最優(yōu)的方式求得人力、物力和財力的合理運用。如何運用數(shù)學和工程的方法獲取這個最佳處理結(jié)果的問題稱為最優(yōu)化問題。而針對最優(yōu)化問題，如何確定一系列可行方案，然后從可行方案中通過分析、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，最典型的實例就是黃金分割，最優(yōu)化方法成為科學方法則在17世紀以后。牛頓和萊布尼茨所創(chuàng)建的微積分理論為最優(yōu)化問題的解決提供了理論基礎，而后產(chǎn)生的變分法和簡單的庫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，但是由于計算手段的限制導致這些方法在解決實際問題時遇到了瓶頸。到了20世紀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)生了運籌學，此后，因為計算機的興起和日益普及，使得原來根本制約優(yōu)化設計方法的大運算量問題得以解決，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)化技術突飛猛進，得到了廣泛的應用并創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會價值。這個技術熱點也促使了近代最優(yōu)化理論的建立，它主要以數(shù)學規(guī)劃法為基礎，研究各種系統(tǒng)的優(yōu)化途徑及方案，為決策者提供科學決策的依據(jù)。
與此同時，隨著計算機應用技術的發(fā)展，各種可用于最優(yōu)化方法設計與實現(xiàn)的軟件層出不窮，豐富了科研技術人員的開發(fā)研究手段，提高了解決實際問題的效率，MATLAB就是其中的一種。MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，與Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學軟件。MATLAB以其強大的科學計算功能和覆蓋面廣、專業(yè)性強的工具箱發(fā)展成為適合多學科、跨平臺的大型實用科學計算軟件，也為最優(yōu)化計算問題的解決提供了有力的工具。
在筆者的教學過程中，發(fā)現(xiàn)許多非數(shù)學專業(yè)的學生在學習數(shù)學規(guī)劃、運籌學等與最優(yōu)化理論和方法相關的課程時，往往覺得這些數(shù)學理論晦澀難懂，且由于拘泥于某些細節(jié)，很難形成對最優(yōu)化理論和方法的全面了解，阻礙了其分析和解決實際問題的能力。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用的，并且能夠運用科學計算的方法，跳出艱深數(shù)學理論的囹圄，利用MATLAB這個強大的工具實現(xiàn)并驗證自己的想法，加深對最優(yōu)化理論的理解。故本書以工程應用為基礎，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踐兩個方面提高解決最優(yōu)化問題的能力，讓即便是數(shù)學基礎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)學問題，為讀者能夠快速進入這個領域、設計高效可行的最優(yōu)化方案奠定扎實的基礎。
本書的內(nèi)容以最優(yōu)化理論為主線，以最優(yōu)化方法與實際應用相結(jié)合的實例為基礎，并結(jié)合筆者多年的教學實踐經(jīng)驗，介紹各種最優(yōu)化理論和方法在MATLAB中的實現(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、多目標規(guī)劃、圖與網(wǎng)絡優(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，使讀者有機會結(jié)合MATLAB去接觸解決較為復雜最優(yōu)化問題的啟發(fā)式搜索方法，通過探索提高讀者的自我學習能力。
本書由淺入深、循序漸進地讓讀者從整體上把握最優(yōu)化計算的實質(zhì)，進而可以將實際的問題抽象成易于理解的數(shù)學模型，同時轉(zhuǎn)換成MATLAB語言進行求解。書中的實例是筆者多年教學中理解和思想的凝練，內(nèi)容經(jīng)過精心的考量和裁剪，相信會受到讀者的認可。
本書分為11章，第1章主要講解MATLAB的應用基礎，包括MATLAB的基本使用方法、MATLAB的數(shù)據(jù)類型和各種運算、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文件等基礎編程技術及MATLAB的接口知識，并結(jié)合VC 講解如何將MATLAB和其他高級編程語言相結(jié)合，高效地解決實際應用開發(fā)問題；第3章針對本書探討的核心問題最優(yōu)化計算，首先介紹最優(yōu)化問題的概念、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、多目標規(guī)劃、圖與網(wǎng)絡優(yōu)化和智能優(yōu)化等最優(yōu)化領域的實際問題，分析和總結(jié)各種最優(yōu)化問題的建模方法與求解算法，并給出MATLAB優(yōu)化工具箱中相應函數(shù)的使用方法，通過大量的實例幫助讀者理解最優(yōu)化計算是如何應用于實際問題的。本書對各種最優(yōu)化方法的講解均注重專業(yè)知識和MATLAB實踐應用的結(jié)合，都給出了基本的推導和結(jié)論，分析了各種最優(yōu)化問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，又兼顧了在復雜數(shù)學理論上有所困擾的讀者在應用方面的需求。第11章給出各種最優(yōu)化方法的綜合實例及其MATLAB求解方法。
筆者在撰寫本書的過程中，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)，將筆者自身教學和科研中豐富的經(jīng)驗融入書中知識點的講解，并將MATLAB工具箱與最優(yōu)化實際問題相結(jié)合，使讀者在學習理論知識的同時可以嘗試設計各種最優(yōu)化方案以解決各領域的實際問題，提高讀者將知識轉(zhuǎn)化為能力的水平。
本書在第1版的基礎上，將MATLAB軟件平臺升級到了MATLAB R2014a版本。本書可供最優(yōu)化領域的研究人員參考，也可作為高校該類課程高年級本科生和研究生的教材，還可作為其他科技工作者在科學計算等方面的參考書。
本書提供案例的源代碼及MATLAB R2014a基礎教學視頻下載，讀者可登錄華信教育資源網(wǎng)（www.hxedu.com.cn），注冊成會員后查找本書所在頁面免費下載。
本書主要由李明編著，同時參加編寫工作的還有張玉蘭、高克臻、張云霞、許小榮、王東、王龍、張銀芳、周新國、蔡娜、胡書敏、李爽、蘇靜、張秀梅、賈東永。
由于筆者水平所限，加之時間緊迫，書中疏漏、不當甚至謬誤之處在所難免，在此懇請廣大讀者、同行和各界人士批評和指正。

編著者
2017年8月

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