基于分解的多目标进化算法MOEA/D

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"MOEA/D: A Multiobjective Evolutionary Algorithm Based on Decomposition" 本文主要介绍了一种基于分解的多目标进化算法(MOEA/D),该算法是针对多目标优化问题设计的。多目标优化问题通常涉及寻找一组解决方案,这些解决方案在多个相互冲突的目标之间达到平衡,而传统的单目标优化方法无法有效地解决这类问题。MOEA/D借鉴了传统多目标优化中的分解策略,但将其应用于进化算法框架中,从而扩展了这一策略的应用。 MOEA/D的核心思想是将复杂的多目标优化问题分解成一系列的标量优化子问题。每个子问题代表了多目标问题的一个特定方向,它们共同构成了解空间的覆盖。在优化过程中,每个子问题仅使用其相邻子问题的信息来指导自身的进化,这种方法降低了算法在每一代的计算复杂度,相比其他如MOGLS(多目标遗传算法)和NSGA-II(非支配排序遗传算法第二代)更为高效。 实验部分对比了MOEA/D与MOGLS和NSGA-II在简单多目标0-1背包问题以及连续多目标优化问题上的性能。结果显示,即使采用简单的分解方法,MOEA/D也能表现出优于或与这两者相当的性能。特别是在处理具有多个目标函数的优化任务时,MOEA/D能生成更均匀且质量高的解集,这是衡量多目标优化算法性能的关键指标。 此外,文中还讨论了使用目标规范化的MOEA/D版本,这种变体进一步提高了算法的性能。通过使用目标规范化,可以更好地处理目标函数之间的尺度和单位差异,使得算法在不同规模和性质的多目标问题上都能展现出良好的适应性。 MOEA/D是一种有效的多目标优化工具,它利用分解策略降低了计算复杂度,提高了算法的效率。通过实验证明,MOEA/D在处理多目标优化问题时,无论是与经典算法的比较还是在实际问题的应用上,都显示出显著的优势。这一算法的提出为多目标优化领域提供了新的思路和解决方案。