api/nlopt.h

   1 /* Copyright (c) 2007-2008 Massachusetts Institute of Technology
   2  *
   3  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
   4  * a copy of this software and associated documentation files (the
   5  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
   6  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
   7  * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
   8  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
   9  * the following conditions:
  10  *
  11  * The above copyright notice and this permission notice shall be
  12  * included in all copies or substantial portions of the Software.
  13  *
  14  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  15  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  16  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  17  * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE
  18  * LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION
  19  * OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION
  20  * WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  21  */
  22
  23 #ifndef NLOPT_H
  24 #define NLOPT_H
  25
  26 #include <stddef.h> /* for ptrdiff_t */
  27
  28 #ifdef __cplusplus
  29 extern "C"
  30 {
  31 #endif /* __cplusplus */
  32
  33 typedef double (*nlopt_func)(int n, const double *x,
  34                              double *gradient, /* NULL if not needed */
  35                              void *func_data);
  36
  37 typedef enum {
  38      /* Naming conventions:
  39
  40         NLOPT_{G/L}{D/N}_*
  41             = global/local derivative/no-derivative optimization,
  42               respectively
  43
  44         *_RAND algorithms involve some randomization.
  45
  46         *_NOSCAL algorithms are *not* scaled to a unit hypercube
  47                  (i.e. they are sensitive to the units of x)
  48         */
  49
  50      NLOPT_GN_DIRECT = 0,
  51      NLOPT_GN_DIRECT_L,
  52      NLOPT_GN_DIRECT_L_RAND,
  53      NLOPT_GN_DIRECT_NOSCAL,
  54      NLOPT_GN_DIRECT_L_NOSCAL,
  55      NLOPT_GN_DIRECT_L_RAND_NOSCAL,
  56
  57      NLOPT_GN_ORIG_DIRECT,
  58      NLOPT_GN_ORIG_DIRECT_L,
  59
  60      NLOPT_GD_STOGO,
  61      NLOPT_GD_STOGO_RAND,
  62
  63      NLOPT_LD_LBFGS_NOCEDAL,
  64
  65      NLOPT_LD_LBFGS,
  66
  67      NLOPT_LN_PRAXIS,
  68
  69      NLOPT_LD_VAR1,
  70      NLOPT_LD_VAR2,
  71
  72      NLOPT_LD_TNEWTON,
  73      NLOPT_LD_TNEWTON_RESTART,
  74      NLOPT_LD_TNEWTON_PRECOND,
  75      NLOPT_LD_TNEWTON_PRECOND_RESTART,
  76
  77      NLOPT_GN_CRS2_LM,
  78
  79      NLOPT_GN_MLSL,
  80      NLOPT_GD_MLSL,
  81      NLOPT_GN_MLSL_LDS,
  82      NLOPT_GD_MLSL_LDS,
  83
  84      NLOPT_LD_MMA,
  85
  86      NLOPT_LN_COBYLA,
  87
  88      NLOPT_LN_NEWUOA,
  89      NLOPT_LN_NEWUOA_BOUND,
  90
  91      NLOPT_LN_NELDERMEAD,
  92      NLOPT_LN_SBPLX,
  93
  94      NLOPT_LN_AUGLAG,
  95      NLOPT_LD_AUGLAG,
  96      NLOPT_LN_AUGLAG_EQ,
  97      NLOPT_LD_AUGLAG_EQ,
  98
  99      NLOPT_NUM_ALGORITHMS /* not an algorithm, just the number of them */
 100 } nlopt_algorithm;
 101
 102 extern const char *nlopt_algorithm_name(nlopt_algorithm a);
 103
 104 typedef enum {
 105      NLOPT_FAILURE = -1, /* generic failure code */
 106      NLOPT_INVALID_ARGS = -2,
 107      NLOPT_OUT_OF_MEMORY = -3,
 108
 109      NLOPT_SUCCESS = 1, /* generic success code */
 110      NLOPT_MINF_MAX_REACHED = 2,
 111      NLOPT_FTOL_REACHED = 3,
 112      NLOPT_XTOL_REACHED = 4,
 113      NLOPT_MAXEVAL_REACHED = 5,
 114      NLOPT_MAXTIME_REACHED = 6
 115 } nlopt_result;
 116
 117 extern nlopt_result nlopt_minimize(
 118      nlopt_algorithm algorithm,
 119      int n, nlopt_func f, void *f_data,
 120      const double *lb, const double *ub, /* bounds */
 121      double *x, /* in: initial guess, out: minimizer */
 122      double *minf, /* out: minimum */
 123      double minf_max, double ftol_rel, double ftol_abs,
 124      double xtol_rel, const double *xtol_abs,
 125      int maxeval, double maxtime);
 126
 127 extern nlopt_result nlopt_minimize_constrained(
 128      nlopt_algorithm algorithm,
 129      int n, nlopt_func f, void *f_data,
 130      int m, nlopt_func fc, void *fc_data, ptrdiff_t fc_datum_size,
 131      const double *lb, const double *ub, /* bounds */
 132      double *x, /* in: initial guess, out: minimizer */
 133      double *minf, /* out: minimum */
 134      double minf_max, double ftol_rel, double ftol_abs,
 135      double xtol_rel, const double *xtol_abs,
 136      int maxeval, double maxtime);
 137
 138 extern nlopt_result nlopt_minimize_econstrained(
 139      nlopt_algorithm algorithm,
 140      int n, nlopt_func f, void *f_data,
 141      int m, nlopt_func fc, void *fc_data, ptrdiff_t fc_datum_size,
 142      int p, nlopt_func h, void *h_data, ptrdiff_t h_datum_size,
 143      const double *lb, const double *ub, /* bounds */
 144      double *x, /* in: initial guess, out: minimizer */
 145      double *minf, /* out: minimum */
 146      double minf_max, double ftol_rel, double ftol_abs,
 147      double xtol_rel, const double *xtol_abs,
 148      double htol_rel, double htol_abs,
 149      int maxeval, double maxtime);
 150
 151 extern void nlopt_srand(unsigned long seed);
 152 extern void nlopt_srand_time(void);
 153
 154 extern void nlopt_version(int *major, int *minor, int *bugfix);
 155
 156 extern void nlopt_get_local_search_algorithm(nlopt_algorithm *deriv,
 157                                              nlopt_algorithm *nonderiv,
 158                                              int *maxeval);
 159 extern void nlopt_set_local_search_algorithm(nlopt_algorithm deriv,
 160                                              nlopt_algorithm nonderiv,
 161                                              int maxeval);
 162
 163 #ifdef __cplusplus
 164 }  /* extern "C" */
 165 #endif /* __cplusplus */
 166
 167 #endif