疊代法是一種算法設計技術,主要用於解決各種計算問題,特別是在數值分析和最佳化領域。它通過從一個初始估計值開始,不斷根據某種疊代關係式計算新的值,直到滿足特定條件或達到預設的最大疊代次數為止。這種方法適用於多種場景,如線性方程組的求解、最最佳化計算、特徵值計算等。
疊代法的主要特點包括:
確定疊代變數。在可以用疊代算法解決的問題中,至少存在一個直接或間接地不斷由舊值遞推出新值的變數,這個變數就是疊代變數。
建立疊代關係式。所謂疊代關係式,指如何從變數的前一個值推出其下一個值的公式(或關係)。疊代關係式的建立是解決疊代問題的關鍵,通常可以使用遞推或倒推的方法來完成。
控制疊代過程。在什麼時候結束疊代過程?這是編寫疊代程式必須考慮的問題。不能讓疊代過程無休止地重複執行下去。疊代過程的控制通常可分為兩種情況:一種是所需的疊代次數是個確定的值,可以計算出來;另一種是所需的疊代次數無法確定。對於前一種情況,可以構建一個固定次數的循環來實現對疊代過程的控制;對於後一種情況,需要進一步分析出用來結束疊代過程的條件。
常見的疊代法包括雅可比疊代法、高斯-賽德爾疊代法、牛頓法和二分法等。每種方法都有其特定的套用場景和優缺點,選擇哪種疊代法取決於問題的性質和要求。