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非支配解

非支配解,也稱為Pareto解,是在多目標最佳化問題中的一個重要概念。當在多個目標函式中尋找最優解時,由於各個目標之間可能存在衝突,一個解可能在某個目標上表現最佳,而在其他目標上表現較差。Pareto解的概念允許我們在這種目標之間的權衡中找到平衡點。

具體來說,如果對於任何兩個解S1和S2,S1在所有目標上都優於S2,那麼我們說S1支配S2。相反,如果一個解S1沒有被其他任何解支配,那麼S1被稱為非支配解或Pareto解。這意味著在多目標最佳化問題中,非支配解是那些至少在一個目標上是最優的,同時在其他目標上也不是最差的解。

Pareto最優解是從所有Pareto解中挑選出來的最好的解,它在最佳化至少一個目標函式的同時,不會削弱其他目標函式的性能。

在求解過程中,非支配解排序(Non-dominated Sorting)是一個關鍵步驟,它通過不斷剔除被支配的解,保留非支配解,從而找到Pareto前沿面,即所有非支配解的集合。這個過程可以幫助我們在決策時提供一個較少目標衝突的選擇空間。

以NSGA-II算法為例,非支配排序是通過比較解的目標函式值來確定的。首先,找出所有非支配的解集合F1,然後從剩餘的解中再找出非支配解集合F2,以此類推,直到所有解都被分類。這些非支配解集合構成了Pareto前沿面,它們代表了在不同目標之間的最佳權衡。