Page 159 - 《软件学报》2021年第12期
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孙哲人  等:面向多目标优化的多样性代理辅助进化算法                                                       3823


                                           Table 1   Results of IGD
                                           表 1   反向迭代距离结果
                   Problem     DSAEA          K-RVEA        MOEA/D-EGO        ParEGO
                    ZDT1   6.2887e−2(2.73e−2)   8.2035e−1(1.15e−1)−  1.7097e+0(3.74e+0)−  4.7243e−1(2.08e−1)−
                    ZDT2   1.1052e−1(1.07e−1)   7.4677e−1(1.37e−1)−  1.3118e+0(1.55e+0)−  5.9465e−1(1.43e−1)−
                    ZDT3   1.9822e−1(1.88e−1)   8.1794e−1(1.59e−1)−  1.4819e+0(1.73e+0)−  5.6781e−1(1.61e−1)−
                    ZDT4   6.3493e+1(1.78e+1)   7.9403e+1(2.22e+1)−  1.0688e+2(1.28e+1)−  8.5326e+1(1.37e+1)−
                    ZDT6   3.2883e+0(8.31e−1)   5.4347e+0(2.27e+0)−  6.2323e+0(1.99e+0)−  6.4443e+0(8.96e−1)−
                    DTLZ1   5.4726e+1(1.71e+1)   7.6495e+1(1.87e+1)−  8.7589e+1(1.64e+1)−  8.9775e+1(2.24e+1)−
                    DTLZ2   1.4977e−1(3.47e−2)   1.8420e−1(1.88e−2)−  3.3203e−1(2.55e−2)−  2.6802e−1(2.14e−2)−
                    DTLZ3   1.3896e+2(2.69e+1)   2.1205e+2(7.18e+1)−  2.1185e+2(4.05e+1)−  2.6622e+2(6.05e+1)−
                    DTLZ4   3.3670e−1(1.01e−1)   3.6212e−1(9.93e−2)≈  6.4259e−1(7.17e−2)−  4.1291e−1(1.12e−1)−
                    DTLZ5   2.5984e−2(6.28e−3)   7.5002e−2(1.28e−2)−  2.5429e−1(3.03e−2)−  1.7326e−1(3.06e−2)−
                    DTLZ6   2.7593e+0(4.34e−1)   3.8069e+0(4.72e−1)−  1.8576e+0(5.81e−1)+  4.1258e+0(4.68e−1)−
                    DTLZ7   1.7815e−1(3.03e−2)   1.0011e+0(1.10e−1)−  2.3411e−1(9.23e−2)−  3.3278e−1(6.28e−2)−
                    +/−/≈        −             0/11/1         1/11/0          0/12/0
                                            Table 2    Results of HV
                                              表 2   超体积结果
                   Problem     DSAEA          K-RVEA       MOEA/D-EGO         ParEGO
                    ZDT1   6.4567e−1(1.48e−2)   8.9466e−2(7.60e−2)−  3.4343e−1(2.33e−1)−  2.0311e−1(1.29e−1)−
                    ZDT2   3.2907e−1(8.19e−2)   4.9670e−3(1.05e−2)−  9.4252e−2(1.02e−1)−  4.0968e−2(3.81e−2)−
                    ZDT3   5.2323e−1(1.39e−1)   1.0257e−1(1.19e−1)−  2.4279e−1(2.35e−1)−  1.9277e−1(1.16e−1)−
                    DTLZ2   4.3094e−1(4.84e−2)   3.5085e−1(2.65e−2)−  1.3774e−1(4.64e−2)−  1.8637e−1(3.65e−2)−
                    DTLZ4   2.0978e−1(1.07e−1)   1.2883e−1(1.17e−1)−  8.5741e−3(1.49e−2)−  2.1018e−1(6.82e−2)≈
                    DTLZ5   1.7894e−1(6.78e−3)   1.4107e−1(1.17e−2)−  2.5012e−2(2.17e−2)−  5.9209e−2(2.35e−2)−
                    DTLZ7   2.2066e−1(1.15e−2)   1.5166e−1(1.28e−2)−  2.1222e−1(1.71e−2)−  1.5591e−1(2.40e−2)−
                    +/−/≈        −             0/7/0           0/7/0           0/6/1
                                        Table 3    Results of running time
                                             表 3   运行时间结果
                   Problem     DSAEA          K-RVEA       MOEA/D-EGO         ParEGO
                    ZDT1   2.7213e+1(2.24e−1)   2.6465e+1(3.81e−1)+  3.8747e+1(3.09e−1)−  5.3115e+1(4.98e−1)−
                    ZDT2   2.6538e+1(3.10e−1)   2.5988e+1(4.28e−1)+  3.8776e+1(3.57e−1)−  5.2682e+1(6.76e−1)−
                    ZDT3   2.6967e+1(3.53e−1)   2.6303e+1(3.22e−1)+  3.8663e+1(3.22e−1)−  5.3362e+1(5.72e−1)−
                    ZDT4   2.7191e+1(2.32e+0)  2.6788e+1(6.96e−1)≈  3.6354e+1(1.36e+0)−  5.3146e+1(7.36e−1)−
                    ZDT6   2.7832e+1(5.32e−1)   2.7018e+1(4.51e−1)+  3.9848e+1(8.02e−1)−  5.3760e+1(8.56e−1)−
                    DTLZ1  9.3734e+1(2.42e+0)  8.3035e+1(8.01e−1)+  1.5175e+2(2.18e+0)−  1.1071e+2(1.99e+0)−
                    DTLZ2  1.0472e+2(2.79e+0)  8.2676e+1(8.58e−1)+  1.4879e+2(4.22e+0)−  1.1163e+2(1.56e+0)−
                    DTLZ3  9.3374e+1(2.28e+0)  8.2940e+1(9.74e−1)+  1.5196e+2(2.16e+0)−  1.1049e+2(1.57e+0)−
                    DTLZ4  8.4365e+1(2.40e+0)  8.3634e+1(1.37e+0)≈  1.4511e+2(4.16e+0)−  1.0792e+2(2.04e+0)−
                    DTLZ5  8.4555e+1(1.11e+0)  8.2550e+1(8.31e−1)+  1.4961e+2(4.99e+0)−  1.1101e+2(1.15e+0)−
                    DTLZ6  1.0086e+2(3.40e+0)  8.3866e+1(9.85e−1)+  1.5024e+2(3.75e+0)−  1.1151e+2(1.08e+0)−
                    DTLZ7   7.9500e+1(8.09e−1)   8.0235e+1(1.00e+0)−  1.4154e+2(1.46e+0)−  1.1207e+2(1.54e+0)−
                    +/−/≈        −             9/1/2          0/12/0          0/12/0

             图 2、图 3 给出了 DSAEA 与对比算法在 ZDT,DTLZ 问题上的收敛曲线,横坐标为真实评估次数,纵坐标为
         IGD 指标.
             对于 ZDT 测试问题:
             •   IGD 和 HV 结果表明:在实验设置一致的情况下,DSAEA 明显表现更好;
             •   而收敛曲线表明:DSAEA 的收敛效果在大多数情况下要好于对比算法,只有在 ZDT1-3 问题上,
                DSAEA 的收敛效果在 170 次真实评估前不如 ParEGO.
             由于 ZDT1-3 问题较为简单,在最初阶段,搜索到比现有种群更优的解很容易,如果算法根据收敛性选解,则
         收敛速度会很快.但在靠近真实 PF 的区域内,搜索到比现有种群更优的解相对不易,需要模型能够较好地拟合
         真实 PF 附近的区域.不同于 ParEGO,DSAEA 是基于多样性选解的,它更倾向于增加解集的多样性,使代理模型
         可以较好拟合目前种群最优解附近的区域.因此,DSAEA 的收敛曲线前 30 次的收敛效果不如 ParEGO,而之后的
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