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SPEA2(Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2)是多目标优化领域中一种高效的进化算法,适用于求解具有多个相互冲突目标的优化问题。相比第一代SPEA,SPEA2通过改进适应度分配机制和引入环境选择策略,显著提升了算法性能。
核心实现思路 种群初始化:随机生成初始种群,包含一组潜在解。 适应度计算: 强度值(Strength):统计每个个体支配的其他解数量。 原始适应度(Raw Fitness):基于被支配关系计算,被支配次数越少适应度越高。 密度估计(Density Estimation):通过k近邻法评估解的分布密度,避免聚类现象。 环境选择:结合适应度和密度信息,保留非支配解并剔除冗余个体,维持固定大小的存档集。 遗传操作:通过交叉和变异生成下一代种群,逐步逼近Pareto前沿。
MATLAB实现关键点 使用矩阵运算高效处理种群评估和支配关系判断。 自定义存档更新逻辑,确保解集的多样性和收敛性。 可视化模块可绘制Pareto前沿,直观展示优化结果。
扩展应用 SPEA2适用于工程设计、资源调度等复杂场景。改进方向包括引入自适应参数调整或结合局部搜索策略以提升收敛速度。