2000字范文,分享全网优秀范文,学习好帮手!
2000字范文 > 多目标pareto最优解集构造方法

多目标pareto最优解集构造方法

时间:2022-01-13 08:58:24

相关推荐

多目标pareto最优解集构造方法

进化算法每一代都要构造非支配解集,因此构造非支配解集的效率直接影响算法的运行效率。构造非支配解集方法是一项重要的演技内容。

下面为几种常见的构造pareto解集的方法。

Deb非支配排序方法

进化群体:P 构造集: P’。初始,将P中的第一个个体放入P’。

依次取出P中的个体p放入P’中, 同时当前取出的p与P’中的所有个体进行比较,删除P’中被p支配的个体,若p被P’中个体支配,则将p从P’中删除。

伪代码:

P'=find_nondom_front(P)P'={1}for each p in P and p not in P'P'=P' U {p}for each q in P' and q!=pif p dom q: P'=P'-{q}elif q dom p: P'=P'-p

时间复杂度:O(rN2)时间复杂度:O(rN^2)时间复杂度:O(rN2)

排除法

进化群体: Pop 非支配解集: NDSet

将Pop中的每个群体X与NDSet中的个体Y比较(初始为空),若X支配Y, 将Y从NDSet中删除。若X不被NDSet中得个体支配,将X并入NDSet。

当NDSet为空,直接将X放入NDSet中。

伪代码

NDSet=nullfor each Y in Pop:X.dom=Tif NDSet==null: NDSet=NDSet U {X}elif X dom Y:NDSet=NDSet-Yelse if Y dom X:X.dom=Fif X.dom: NDSet=NDSet U {X}

时间复杂度:O(rN2)其中r表示目标个数时间复杂度:O(rN^2) 其中r表示目标个数时间复杂度:O(rN2)其中r表示目标个数

策略2:

将构造集与非支配集合分开,

初始构造NDSet1=Pop, 非支配解集NDSet为空。将构造集NDSet中的每个个体X与其他个体Y比较(包括非支配解集),若X支配Y, 则将Y从NDSet1中删除。在一轮比后,若X不被任何其他个体支配,则X为非支配解,将其并入非支配解集NDSet中。【此种方法,不管何时,NDSet中的解均为非支配解集】

伪代码

NDSet1=Pop, NDSet=nullwhile Q!=nullsign=TX=first(NDSet1) ##NDSet中的第一个个体Xfor each Y in NDSet1 U NDSetif X dom Y:NDSet1=NDSet1-{Y}elif Y dom X:sign=Fif sign:NDSet=NDSet U {X}NDSet=NDSet+NDSet1

庄家法

特点:每次构造的非支配解集不需要与原来的非支配解集进行比较。

构造集Q中选择一个个体为庄家X(一般为第一个)庄家与构造集中的每个个体y进行比较,并将庄家所支配的个体淘汰出局;一轮后,如果庄家未被其他个体支配,则庄家为非支配个体,否则,庄家也被淘汰出局。依次类推进行下一轮比较。直到构造集为空。

Q=Pop while Q!=nullX=first(Q) ##选择Q中的第一个个体为庄家XQ=Q-{X}X.dom=Tfor each Y in Q and X!=Y:if X dom Y:Q=Q-{Y}elif Y dom X:X.dom=Fif X.dom: NDSet=NDSet U {X}

时间复杂度分析:

比较过程中存在极端的三种情况:

设种群Pop个体数为N, 其中非支配解个数为m, Q为构造集 初始 Q=Pop

(1)前m-1次比较均为非支配解集, 第m次,清除Q中所有支配个体(N-m)。

时间复杂度:(N−1)+(N−2)+...+(N−m)=(2N−m−1)m/2<Nm时间复杂度: (N-1)+(N-2)+...+(N-m)=(2N-m-1)m/2<Nm时间复杂度:(N−1)+(N−2)+...+(N−m)=(2N−m−1)m/2<Nm

(2)前N-m次的个体均为支配个体,未从Q中删除个体,后m次比较每次产生一个非支配解。

时间复杂度:(N−1)+(N−2)+...+(N−m)+(N−m−1)+1=N(N−1)/2时间复杂度: (N-1)+(N-2)+...+(N-m)+(N-m-1)+1=N(N-1)/2时间复杂度:(N−1)+(N−2)+...+(N−m)+(N−m−1)+1=N(N−1)/2

(3)第一次产生非支配个体,且从Q中 删除N-m个支配集合,在剩下的m-1个个体中,每次产生一个非支配个体。

时间复杂度:(N−1)+(m−2)+(m−3)+...+2+1=(N−1)+(m−1)(m−2)/2时间复杂度: (N-1)+(m-2)+(m-3)+...+2+1=(N-1)+(m-1)(m-2)/2时间复杂度:(N−1)+(m−2)+(m−3)+...+2+1=(N−1)+(m−1)(m−2)/2

一般情况下,设进行了k次比较, m≤k≤Nm\le k \le Nm≤k≤N 每次比较淘汰一个个体,共淘汰k个个体,其中有m个非支配个体,(k-m)个支配个体,k次比较构造集中清除了k个个体(庄家),其中有k-m个支配个体,m个非支配个体。假设 每次清除(N-k)个支配个体的概率相同,即为(N-k)/k,则k次比较的复杂度为:

(N−1)+(N−2−(N−k)/k)+(N−3−2(N−k)/2)+...+(N−k−(k−1)(N−k)/k)=k(N−1)/2+(N−k)/2<N2(N-1)+(N-2-(N-k)/k)+(N-3-2(N-k)/2)+...+(N-k-(k-1)(N-k)/k)= k(N-1)/2+(N-k)/2<N^2(N−1)+(N−2−(N−k)/k)+(N−3−2(N−k)/2)+...+(N−k−(k−1)(N−k)/k)=k(N−1)/2+(N−k)/2<N2

综上平均复杂度为:

(N+m)(N−1)/4+(N−(N−m)/2)/2(N+m)(N-1)/4+(N-(N-m)/2)/2(N+m)(N−1)/4+(N−(N−m)/2)/2

一般,m≤N/2且(N+m)/2≤Nm\le N/2且(N+m)/2\le Nm≤N/2且(N+m)/2≤N,因此,比O(rN3)和O(rN2)O(rN^3)和O(rN^2)O(rN3)和O(rN2)效率高。

本内容不代表本网观点和政治立场,如有侵犯你的权益请联系我们处理。
网友评论
网友评论仅供其表达个人看法,并不表明网站立场。