基于matlab的多目标优化算法NSGA3,动态输出优化过程,得到最终的多目标优化结果。 数据可更换自己的,程序已调通,可直接运行。
握鼠标的手微微颤抖,眼瞅着迭代次数突破200大关,屏幕上的帕累托前沿突然收敛成漂亮的弧形——成了!今天咱们来盘一盘这个能实时观测进化过程的NSGA-III实现方案,保证你看完就能把自己的数据套进去用。
先看核心代码骨架:
function nsga3_dynamic() pop_size = 200; n_gen = 300; problem = @(x)zdt1(x); % 测试函数可替换 % 初始化种群 pop = rand(pop_size,30)*1; % 变量维度自己改 ... % 主循环 for gen = 1:n_gen % 进化操作 offspring = nsga3_step(pop, problem); % 实时绘图 if mod(gen,10)==0 plot_population(offspring, gen); drawnow frame = getframe(gcf); im{gen/10} = frame2im(frame); end % 种群更新 pop = environmental_selection([pop;offspring]); end save_results(pop); end这段代码妙在哪?每次进化后都会执行plotpopulation函数,关键就是这个动态输出机制。咱们扒开plotpopulation瞅瞅:
function plot_population(pop, gen) clf scatter3(pop(:,1), pop(:,2), pop(:,3), 'filled'); title(['Generation ',num2str(gen)]) xlabel('目标1'); ylabel('目标2'); zlabel('目标3'); view(45,30) grid on % 自动保存动态图 if gen == 10 imwrite(im{1}, 'evolution.gif','gif', 'Loopcount',inf); elseif gen >10 imwrite(im{gen/10}, 'evolution.gif','gif','WriteMode','append'); end end三维散点图每10代刷新一次,还自动拼成GIF动图。注意这里的imwrite技巧——首次创建,后续追加帧,比调用videowriter更省内存。
实际跑起来时,你会看到帕累托前沿像被磁铁吸引一样逐渐向理想边界靠拢。比如处理ZDT1问题时,前50代种群还像天女散花,到150代已经形成标准曲线,这时候算法开始重点优化解集的分布均匀性。
几个你可能想改的参数:
- 目标函数替换位置:第5行的zdt1函数
- 变量维度:第7行的30改成自己的参数个数
- 帕累托层数显示:在environmental_selection里调整参考点生成策略
最后得到的解集会保存在result.mat里,用以下代码加载查看:
load('result.mat'); scatter3(final_pop(:,1), final_pop(:,2), final_pop(:,3));建议把/result文件夹提前建好,否则保存时会报路径错误。实测在i7-11800H上跑300代大约需要2分钟,内存占用稳定在800MB左右。如果遇到解集发散的情况,八成是交叉变异参数没设对,重点检查模拟二进制交叉的η值是不是在20左右。