当前位置:文档之家› 多目标进化算法总结材料

多目标进化算法总结材料

MOGA

ix是第t代种群中个体,其rank值定义为:

()(,)1tiirankxtp

()tip为第t代种群中所有支配ix的个体数目

适应值(fitness value)分配算法:

1、 将所有个体依照rank值大小排序分类;

2、 利用插值函数给所有个体分配适应值(从rank1到

rank *nN),一般采用线性函数

3、 适应值共享:rank值相同的个体拥有相同的适应值,

保证后期选择时同一rank值的个体概率相同

最后采用共享适应值随机选取的方法选择个体进入下一代

一种改进的排序机制(ranking scheme):

向量,1,(,,)aaaqyyy和,1,(,,)bbbqyyy比较

goal vector:1,,qggg

分为以下三种情况:

1、,,1,,1; 1,,;1,,; aiiajjkqikjkqygyg

2、,1,,; aiiiqyg

当ay支配by时,选择ay

3、,1,,; ajjjqyg

当by支配ay时,选择by

优点:算法思想容易,效率优良

缺点:算法容易受到小生境的大小影响

理论上给出了参数share的计算方法

NPGA

基本思想:

1、初始化种群Pop

2、锦标赛选择机制:随机选取两个个体1x和2x和一个Pop的

子集CS(Comparison Set)做参照系。若1x被CS中不少于一

个个体支配,而2x没有被CS中任一个体支配,则选择2x。

3、其他情况一律称为死结(Tie),采用适应度共享机制选择。

个体适应度:if

小生境计数(Niche Count):,ijPopmShdij

共享函数:1-,()0,shareshareshareddShdd

共享适应度(the shared fitness):iifm

选择共享适应度较大的个体进入下一代

优点:能够快速找到一些好的非支配最优解域

能够维持一个较长的种群更新期

缺点:需要设置共享参数

需要选择一个适当的锦标赛机制

限制了该算法的实际应用效果

NPGA II

基本思想:

1、初始化种群Pop

2、Pareto排序:非支配个体rank=0;其余个体

rank=支配该个体的个体数目

3、锦标赛选择机制:种群中任选两个个体1x和2x,

若12rankxrankx,则选择1x;

若是12rankxrankx,称为死结(Tie),

采用适应度共享机制选择。

小生境计数(Niche Count):

1

0 ijijsharejPopshareiijsharedifdmifd

这里的Pop只包含当前一代里的个体,在NPGA中,

计算im公式中的Pop包含当前一代以及已经产生的

属于下一代的所有个体

最后,选择计数较小的个体进入下一代

在计算Niched Count之前还要对函数值进行标准化:

',min,max,miniiiiiOOOOO

NSGA

和简单的遗传算法的不同点在于selection operator works, crossover and

mutation operator是一样的

不一样的共享函数:

2,,,1-,

0, ijijshareijsharedifdShdotherwise

,ijd表示个体i和j之间的距离

share是共享参数,表示小生境的半径

小生境计数(Niche Count):,ijcurrentfrontmShdij

共享适应值:idfm

最后采用随机余数比例算法选择个体进行重新构造种群的基础

优点:优化目标个数任选

非支配最优解分布均匀

允许存在多个不同的等效解

缺点:计算复杂度过高(3OMN)

不具有精英保留机制

需要预设共享参数share

NSGA II

加入精英保留机制

快速非支配排序方法(Fast Nondominated Sorting Approach):

支配计数 pn:支配解p的解数量

支配解集 pS:解p支配的解集合

1、计算出每一个解的pn和pS,第一级非支配解0pn,单独放入一个集合;

2、遍历成员q和qS,逐步递减qn,如果可以减少为0,将p放入单独的集合Q,构成第二级非支配解;

3、重复步骤2,直到所有成员全部分类完成。

Crowded-comparison Approach

1、计算集合I的长度,初始化;

2、对每一个目标,利用目标值进行排序;

3、赋予边界点(第一个和最后一个)最大值,确保它们不会被剔除;

4、循环计算其他点的crowded distance.

maxmintantan1.1.discediscemmIimIimIiIiff

其中,I为非支配集合,.Iim表示第m个目标在第i个个体处的目标值,

maxmin/mmff分别表示第m个目标的最大最小函数值

值越小,越拥挤

Crowded-Comparison Operator:n

nij if rankrankij or tantan rankrankdiscedisceijandij

Replace the sharing function approach in NSGA

可以一定程度上消除一下两点:

(1)the sharing function 太过于依赖共享参数,不容易设定

(2)the sharing function 时间复杂度达到2ON

算法主循环:

1、初始种群0P(sizeN),并利用binary tournament selection,

recombination and mutation operators构建一个子代种群0Q(sizeN);

2、合并0P和0Q,记000RPQ

第t代:

合并tP和tQ,记tttRPQ

对tR进行非支配分类,结果记作12,,FFF

循环计算crowded distance of iF,并入1tP

对当前iF进行crowded distance 排序,选择前1||tNP个成员并入1tP,确保1||tPN

利用binary tournament selection, recombination and mutation operators构建1tQ

进入下一次循环

SPEA

Characters:

a) Storing nondominated solutions externally in a second, continuously

updated population

b) Evaluating an individual's fitness dependent on the number of external

nondominated points that dominate it

c) Preserving population diversity using the Pareto dominance

relationship

d) Incorporating a clustering procedure in order to reduce the

nondominated set without destroying its characteristics

Steps:

1) Generate an initial population P and create the empty external

nondominated set 'P.

2) Copy nondominated member of P to 'P.

3) Remove solutions within 'P which are covered by any other member of

'P.

4) If the number of externally stored nondominated solutions exceeds a

given maximum 'N, prune 'P by means of clustering.

5) Calculate the fitness of each individual in P as well as in 'P.

6) Select individuals from 'PP(multiset union), until the mating pool

is filled. In this study, binary tournament selection with replacement

is used.

7) Apply problem-specific crossover and mutation operators as usual.

8) If the maximum number of generations is reached, then stop, else go

to Step 2.

相关主题