五种多目标优化算法（MOAHA、MOGWO、NSWOA、MOPSO、NSGA2）性能对比（提供MATLAB代码）

一、5种多目标优化算法简介

多目标优化算法是用于解决具有多个目标函数的优化问题的一类算法。其求解流程通常包括以下几个步骤：

1. 定义问题：首先需要明确问题的目标函数和约束条件。多目标优化问题通常涉及多个目标函数，这些目标函数可能存在冲突，需要在不同目标之间进行权衡。

2. 生成初始解集：通过随机生成、启发式算法或其他方法生成一组初始解集。这些解集通常称为种群或个体。

3. 评估解集：对生成的解集进行评估，计算每个解的目标函数值。评估方法可以根据具体问题选择，例如计算目标函数值、约束违反程度等。

4. 更新解集：根据一定的策略，从当前解集中选择一部分个体进行更新。更新方法可以包括交叉、变异、选择等操作，以产生新的解集。

5. 判断终止条件：判断是否满足终止条件，例如达到最大迭代次数、目标函数值收敛等。如果满足终止条件，则算法结束；否则返回第3步。

6. 解集筛选：根据一定的策略，从更新后的解集中选择一部分个体作为下一轮迭代的种群。常用的筛选方法包括非支配排序、拥挤度距离等。

7. 迭代更新：重复执行第3步到第6步，直到满足终止条件。

多目标优化算法的求解流程可以根据具体算法的特点进行调整和优化。

1.1MOAHA

1.2MOGWO

1.3NSWOA

1.4MOPSO

1.5NSGA2

二、5种多目标优化算法性能对比

为了测试5种算法的性能将其求解9个多目标测试函数（zdt1、zdt2 、zdt3、 zdt4、 zdt6 、Schaffer、 Kursawe 、Viennet2、 Viennet3），其中Viennet2 与Viennet3的目标为3，其余测试函数的目标为2，并采用6种评价指标（IGD、GD、HV、Coverage、Spread、Spacing）进行评价对比

2.1部分代码

close all;
clear ;
clc;
addpath('./MOAHA/')%添加算法路径
addpath('./MOGWO/')%添加算法路径
addpath('./NSWOA/')%添加算法路径
addpath('./MOPSO/')%添加算法路径
addpath('./NSGA2/')%添加算法路径
%%
% TestProblem测试问题说明：
%一共9个多目标测试函数1-9分别是： zdt1 zdt2 zdt3 zdt4 zdt6 Schaffer  Kursawe Viennet2 Viennet3
%%
TestProblem=3;%测试函数1-9
MultiObj = GetFunInfo(TestProblem);
MultiObjFnc=MultiObj.name;%问题名
% Parameters
params.Np = 100;        % Population size 种群大小
params.Nr = 200;        % Repository size 外部存档
params.maxgen=10;    % Maximum number of generations 最大迭代次数
numOfObj=MultiObj.numOfObj;%目标函数个数
%% 算法求解，分别得到paretoPOS和paretoPOF
[Xbest1,Fbest1] = MOAHA(params,MultiObj);
[Xbest2,Fbest2] = MOGWO(params,MultiObj);
[Xbest3,Fbest3]  = NSWOA(params,MultiObj);
[Xbest4,Fbest4] = MOPSO(params,MultiObj);
[Xbest5,Fbest5]  = NSGA2(params,MultiObj);
FbestData(1).data=Fbest1;
FbestData(2).data=Fbest2;
FbestData(3).data=Fbest3;
FbestData(4).data=Fbest4;
FbestData(5).data=Fbest5;
%% 获取测试函数的真实pareto前沿
True_Pareto=MultiObj.truePF;
%% 计算每个算法的评价指标
% ResultData的值分别是IGD、GD、HV、Coverage、Spread、Spacing
Fbest=Fbest1;
ResultData(1,:)=[IGD(Fbest,True_Pareto),GD(Fbest,True_Pareto),HV(Fbest,True_Pareto),Coverage(Fbest,True_Pareto),Spread(Fbest,True_Pareto),Spacing(Fbest,True_Pareto)];
Fbest=Fbest2;
ResultData(2,:)=[IGD(Fbest,True_Pareto),GD(Fbest,True_Pareto),HV(Fbest,True_Pareto),Coverage(Fbest,True_Pareto),Spread(Fbest,True_Pareto),Spacing(Fbest,True_Pareto)];
Fbest=Fbest3;
ResultData(3,:)=[IGD(Fbest,True_Pareto),GD(Fbest,True_Pareto),HV(Fbest,True_Pareto),Coverage(Fbest,True_Pareto),Spread(Fbest,True_Pareto),Spacing(Fbest,True_Pareto)];
Fbest=Fbest4;
ResultData(4,:)=[IGD(Fbest,True_Pareto),GD(Fbest,True_Pareto),HV(Fbest,True_Pareto),Coverage(Fbest,True_Pareto),Spread(Fbest,True_Pareto),Spacing(Fbest,True_Pareto)];
Fbest=Fbest5;
ResultData(5,:)=[IGD(Fbest,True_Pareto),GD(Fbest,True_Pareto),HV(Fbest,True_Pareto),Coverage(Fbest,True_Pareto),Spread(Fbest,True_Pareto),Spacing(Fbest,True_Pareto)];


%% 画图
PlotFigure;