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不同优化目标的归一化

多目标TSP优化问题不同于传统的单目标TSP优化问题,拥有多个目标函数,且往往相互冲突,无法同时达到最优。与此同时函数值之间难以比较,所以导致很多在解决单目标TSP优化问题的有效算法,在面对多目标TSP问题时难以发挥,为了解决这个问题,采用标准化的思想,将不同的目标函数值,投影到0到1之间,从而进行组合比较。

遍历全连通图,获取每一个目标的最大值和最小值FMax(j)和FMin(j),将两城市之间不同代价距离映射到0到1之间。

多目标优化问题的一个解决办法是 e-约束优化

example_1:
在这里插入图片描述

传统 e-constraint method 的思想:将f2(x)、f3(x)…fp(x)单独求最优后的值作为约束条件,这样求解的过程中,所有可行解都不会比该约束对应的解要低,满足了Pareto optimal 所要求的cannot be improved in one objective function 性质。

example_1变为:
【无标题】_第1张图片

传统 e-constraint method 的步骤(以example_1为例):

1 求解 max f1(x)为目标函数下,f2(x), f3(x)…fp(x)的值,这些值为对应function的可行区间端点值,记为f2_min, f3_min…fp_min。
2 求解余下各个objective function的值,max f2(x), max f3(x)…max fp(x),这些值为对应function的可行区间的端点值,记为f2_max, f3_max…fp_max。至此,得到了p-1个可行区间[(f2_min, f2_max),(f3_min, f3_max)…(fp_min, fp_max)]。
3 在p-1个可行区间内设定步长,得到Pareto optimal解集的个数。若设置每个区间内步长统一为n,则一个区间内可以得到(f2_max-f2_min)/n个解,p-1个区间内就有(p-1)*(f2_max-f2_min)/n。
进行p-1次循环,每次的步长值作为约束条件添加进优化模型中:

    for i in p-1 
        for j in range(fi_min, fi_max, yourstep): 
            model.e = i
            model.f2 <= model.e
            solve(model)

注意事项:

在求解过程中,求出端点值fi_min和fi_max后需要有一个比较过程,因为根据不同的算例,二者求得的顺序有可能相反,在规定步长的代码中最大值和最小值传入顺序(先大后小)要正确否则会报错。
在相应求解最小值的过程中,应改为

model.f2 <= model.e

https://blog.csdn.net/u012997048/article/details/88985001

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