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NSGA-II是一种经典的多目标优化遗传算法,全称为非支配排序遗传算法II。该算法通过非支配排序和拥挤度计算,能够有效处理具有多个相互冲突目标的优化问题。
算法核心思想包含三个关键部分:首先进行非支配排序,将解集划分为不同等级的前沿,其中第一前沿包含所有不受其他解支配的Pareto最优解。然后通过拥挤度计算来评估同一前沿中解的分布密度,确保解的多样性。最后采用精英保留策略,将父代和子代种群合并后进行选择。
在实际应用中,用户需要针对具体问题定义适应度函数和约束条件。算法会通过迭代进化过程逐步逼近Pareto最优前沿,最终输出一组权衡解供决策者选择。相比传统单目标优化算法,NSGA-II能够一次性获得多个最优解,适用于工程设计、资源分配等复杂场景。
实现时需注意种群大小、交叉概率和变异概率等参数设置,这些参数会显著影响算法收敛性和解集质量。典型改进方向包括引入自适应机制、结合局部搜索方法等。