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CEC2017测试函数MATLAB代码:30个优化基准函数接入与避坑

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张小明

前端开发工程师

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CEC2017测试函数MATLAB代码:30个优化基准函数接入与避坑

简介:面向进化计算与优化算法研究者,这份材料围绕2017年CEC测试函数集展开,提供可运行的MATLAB实现、函数说明与配套文档,适合用于算法验证、性能对比、课程实验及论文复现。压缩包共337个文件,约8.4MB,以329个txt数据与说明文件为主,另含3个m脚本、2个docx总结文档、1个cpp源文件、1个mexw64编译组件和1个pdf官方说明,覆盖函数定义、测试数据与调用入口。已有6661人学习,说明其在优化社区具有一定参考价值。读者可据此快速搭建CEC2017单目标优化实验,理解20个基本函数的结构、搜索空间与多模态特征,并借助示例脚本完成算法调试、结果复现和不同维度下的性能分析,减少从零整理测试环境的时间。

1. 从「第一次跑出一堆 Inf」说起:这套 2017CEC 测试函数到底能干什么

很多人第一次把自研的优化器接到 2017CEC 测试函数上,跑出来的不是漂亮收敛曲线,而是一串 Inf、NaN,或者 30 个函数误差几乎一模一样的结果——这不是算法坏了,是测试集没接对。这份 2017CEC 测试函数与 MATLAB 代码,把 30 个标准函数的移位、旋转、混合、组合以及已知最优值全部封进一套可直接调用的.m文件里,搜索范围统一在[-100,100]^D,维度支持 10/30/50/100。它适合三类人:要跑对比实验凑实验表格的、想验证自己新算子到底有没有用的、以及第一次接触 CEC 测试函、不知道从哪下手的开发者。下面按「能不能跑通 → 核心怎么实现 → 怎么改造成自己的实验台」的顺序拆。

2. 套件骨架:30 个函数是怎么被组织成一份可调用代码的

拿到压缩包先别急着run,先搞清楚编号和函数类型的对应关系。2017 版和 2014 版最大的差别在混合函数和组合函数的配比上,编号错一位,整张实验表格的结论就是错的。这一章把函数清单、目录结构和调用约定先梳理清楚,后面调试才有参照系。

2.1 四组函数的分工:单峰、多峰、混合、组合

30 个函数不是随便凑数,而是按「难度阶梯」分组的:F1~F3 是单峰,用来测收敛速度;F4~F10 是简单多峰,测跳出局部最优的能力;F11~F20 是混合函数,把不同形态的子函数拼在一个定义域里;F21~F30 是组合函数,靠距离权重让多个子函数「轮流当家」。这个分组直接决定了你实验表格该怎么分块展示。

编号函数名类型主要考察点
F1Shifted and Rotated Bent Cigar单峰沿单一方向的收敛效率
F2Shifted and Rotated Sum of Different Power单峰高次幂,数值极易溢出
F3Shifted and Rotated Zakharov单峰病态条件下的稳定性
F4Shifted and Rotated Rosenbrock多峰狭长山谷里的路径跟随
F5Shifted and Rotated Rastrigin多峰大量规则局部最优
F6Shifted and Rotated Expanded Schaffer多峰强非线性耦合
F7Shifted and Rotated Lunacek Bi-Rastrigin多峰双峰盆地的欺骗性
F8Shifted and Rotated Non-Continuous Rastrigin多峰不连续造成的搜索断层
F9Shifted and Rotated Levy多峰平坦区与陡峭区混合
F10Shifted and Rotated Schwefel多峰最优解靠近定义域边界
F11~F20Hybrid Function 1~10混合分块异构,局部搜索策略切换
F21~F30Composition Function 1~10组合权重随位置变化,全局最优分散

按这张表准备实验时,一个常见做法是:先只在 F1、F3 上验证算法本身没写错,再扩展到 F4~F10 看跳出局部最优的能力,最后才上 F11~F30。反过来直接全跑,一旦某处维度对不上,30 个函数一起报错,排查成本会高很多。

2.2 目录结构与数据文件:真正决定函数长什么样的是 txt

代码本身很薄,重的是input_data里那些纯文本文件。移位向量、旋转矩阵、打乱序列全部存在 txt 里,.m只负责读取和做运算。所以这套代码能不能复现别人的结果,取决于你有没有把input_data完整拷过去。

cec17/ ├── cec17_func.m % 统一入口,按 func_num 分发 ├── bent_cigar_func.m % 各基础函数实现 ├── sum_diff_pow_func.m ├── zakharov_func.m ├── rosenbrock_func.m ├── ... ├── hybrid_func*.m % 混合函数 ├── cf*.m % 组合函数 └── input_data/ ├── shift_data_1.txt % 1×D 或 K×D 的移位向量 ├── rotate_data_1.txt % D×D 或 K*D×D 的旋转矩阵 ├── shuffle_data_11.txt % 混合函数的分块与打乱顺序 └── ...

说几个读文件时容易忽略的点。shift_data_*.txt对基础函数通常只有一行,长度可能比你要跑的维度长,所以取前 D 个元素就行;组合函数的移位文件是 K 段拼在一起的,要按(i-1)*D + (1:D)去切。rotate_data_*.txt对组合函数是K*D × D,对基础函数是D × D,如果直接load完就拿去乘,维度不报错但结果是错的。shuffle_data_*.txt只在混合函数里用,作用是把维度打乱,保证各子函数的变量不是简单的前后相邻。

提示:判断自己引用的到底是 2017 版还是 2014 版,最快的办法是看input_data里shuffle_data的最大编号——2017 版混合函数有 10 个,编号能到 20 附近;版本搞混了,F11 之后的结果全都对不上。

2.3 统一入口的调用约定:x 的行列、维度、返回值

整个套件对外只暴露一个函数,其余都是内部实现。结构上大致是这样一个分发表:

function f = cec17_func(x, func_num) % 统一入口:x 为 1×D 行向量,func_num 取 1~30 x = x(:)'; % 强制行向量,避免列向量参与矩阵乘时维度错位 D = numel(x); % 维度不单独传参,从 x 的长度推断 switch func_num case 1 f = bent_cigar_func(x, D, 1); case 2 f = sum_diff_pow_func(x, D, 2); case 3 f = zakharov_func(x, D, 3); % ... F4~F10 同构 case 11 f = hybrid_func1(x, D, 11); % ... F12~F20 case 21 f = cf01(x, D, 21); % ... F22~F30 otherwise error('func_num 必须在 1~30 之间'); end end

这里的几个参数含义值得说清。x必须是行向量,因为旋转那一步是y * M的写法,列向量乘矩阵会直接报错;D不显式传入,靠numel(x)推断,好处是同一份代码能跑 10/30/50/100 四个维度,代价是你如果传了个1×50的向量去跑本来只定义了 30 维的函数,代码不会拦你,只会算出一个没人验证过的数。func_num是函数编号,同时被用作偏置量,官方约定第 i 个函数的全局最优值是100*i,所以误差计算统一写成f - 100*func_num。

返回值f是标量。如果你在算法里习惯用列向量存种群(pop是NP × D),每次调用前记得转置,或者写个包装函数一次性处理掉,别在 30 个函数里各改一遍。

3. 把环境跑通:从 addpath 到批量出结果表

骨架清楚了,接下来是实操。这一章按「路径 → 单点 → 批量 → 统计」四步走,每一步都给出能直接抄的代码,跑完之后你应该能拿到一张算法 × 30 个函数的误差矩阵。

3.1 把路径一次性铺对

MATLAB 里最常见的翻车不是算法写错,是addpath只加了顶层目录,导致input_data里的 txt 找不到。函数里load('input_data/shift_data_1.txt')用的是相对路径,相对的是「当前工作目录」,不是「函数所在目录」。

% 在工程根目录执行一次即可 root = fileparts(mfilename('fullpath')); % 若在脚本里,直接用 pwd addpath(genpath(fullfile(root, 'cec17'))); % genpath 会把 input_data 也带上 which cec17_func % 确认解析到的是哪一份

genpath比addpath多做的事是递归包含所有子目录,这样不管你在哪个脚本里调用,函数文件都能被找到。which cec17_func这一步别省,尤其是在你本地同时存了好几份不同来源的测试集时,它能立刻告诉你现在生效的是哪一份——这个习惯能省掉大量「明明改了代码却没生效」的玄学时间。

如果习惯用cd切目录跑脚本,那更稳妥的做法是在函数内部拼绝对路径:用mfilename('fullpath')拿到函数自身路径,再向上找input_data。改动量不大,但从此不再依赖调用者的工作目录。

3.2 单点冒烟测试:先确认函数是「活的」

正式跑实验之前,花两分钟做一次冒烟测试:在定义域内随机取点,看 30 个函数是不是都能返回有限值。

D = 30; lb = -100; ub = 100; rng(2024); % 固定随机源,方便复现 for i = 1:30 x = lb + (ub - lb) * rand(1, D); % 定义域内随机点 try f = cec17_func(x, i); fprintf('F%-2d f = %+.6e 理论最优 = %d\n', i, f, 100*i); catch ME fprintf('F%-2d 调用失败: %s\n', i, ME.message); end end

这段代码不追求数值有多好看,只验证两件事:有没有抛异常,返回值是不是isfinite。如果某个函数返回Inf,八成是 F2 那种高次幂溢出,后面 4.4 节会专门讲;如果直接报「未定义函数或变量」,回到 3.1 检查路径;如果一堆函数返回同一个常数,那基本可以确定switch分支没进去,或者func_num传成了字符串。

再做一次边界测试会更稳:把x全设成ub跑一遍,再全设成lb跑一遍。边界点是最容易暴露裁剪策略问题的地方,尤其是 F10 这类最优解贴近边界的函数。

3.3 批量实验脚本:把 30 个函数 × N 次运行跑成矩阵

真正出数据靠的是批量脚本。下面这个模板把「算法句柄 + 函数编号 + 维度 + 评价次数 + 重复次数」拆成参数,换算法只需要换一个函数句柄。

function R = run_benchmark(alg, D, maxFEs, runs) % alg : 算法句柄,签名必须是 @(fhd, D, lb, ub, maxFEs) -> [best_f, best_x] % D : 维度,取 10 / 30 / 50 / 100 % maxFEs : 评价次数预算,常见取 10000*D % runs : 独立重复次数,常见取 30 或 51 lb = -100; ub = 100; R = zeros(30, runs); % 行=函数编号,列=第几次运行 for i = 1:30 fhd = @(x) cec17_func(x, i); % 把编号固化成单参数句柄 parfor r = 1:runs % 无并行工具箱时改成 for rng(i * 1000 + r); % 每次运行的种子可复现且互不相同 [bf, ~] = alg(fhd, D, lb, ub, maxFEs); R(i, r) = bf - 100 * i; % 统一转成误差 end end end

几个参数值得展开。maxFEs用10000*D是这类基准实验的常规预算,维度越高给得越多,这样不同维度之间的结果才有可比性;如果你只给固定次数,高维下所有算法都会「没收敛完」,曲线全糊在一起。runs取 30 或 51 是为了后面做统计检验,样本少于 20 的话 Wilcoxon 秩和检验的结论不太站得住。rng(i*1000 + r)这个写法保证「同一函数的不同次运行之间种子不同,不同函数之间种子也不同」,避免某些函数因为共用随机流而产生意外的相关性。误差统一减100*i,是因为后面画收敛曲线、算平均值都要用误差而不是原始函数值,原始值动辄几千,混在一起看不出差别。

如果算法内部有persistent缓存(很多实现为了省时间是这么干的),parfor下每个 worker 各有一份,结果不会互相污染;但如果你改成普通for又忘了clear缓存,第二次运行就会拿到上次的残留状态——这一点在 5.3 节还会提到。

3.4 结果落盘与统计口径

R拿到手之后,至少要落三个东西:误差矩阵原始值、每个函数的 mean/std、以及和对照组做检验的 p 值。

save(sprintf('res_%s_D%d.mat', alg_name, D), 'R'); meanErr = mean(R, 2); % 30×1,每个函数的平均误差 stdErr = std(R, 0, 2); % 30×1,标准差 % 与基线算法对比(R_base 同尺寸) p = zeros(30, 1); for i = 1:30 p(i) = ranksum(R(i, :), R_base(i, :)); % Wilcoxon 秩和检验 end

统计口径上有两个细节容易被忽略。一是标准差该用样本标准差还是总体标准差,MATLAB 的std默认是样本标准差(n-1),和大多数论文一致,别手动改成n。二是显著性标记,p < 0.05标+/-/=这套三符号体系在优化领域用得多,但一定要在表注里写清+表示你的算法显著更好还是更差,方向写反了审稿人一眼就能看出来。

表格建议按 F1~F3、F4~F10、F11~F20、F21~F30 四段分开,每段末尾加一行小计(比如该段内显著更优的函数个数)。这样读者一眼就能看出你的算法是「在简单函数上强」还是「在组合函数上强」,比一张 30 行的流水表信息量大得多。

4. 核心实现拆解:移位、旋转、混合、组合四层变换

这一章进入代码内部。2017CEC 的所有函数都是「基础函数 + 变换」的组合,看懂这四层变换,你就能自己造新函数,也能在结果异常时快速定位是哪一层出的问题。

4.1 移位加旋转:一个函数值的完整生成链路

以 F1 为例,从输入向量到一个标量,中间要过三步:减移位向量、乘旋转矩阵、加偏置。

function f = bent_cigar_func(x, D, idx) % F1: Shifted and Rotated Bent Cigar persistent o1 M1 if isempty(o1) % 只读一次盘,后续复用 o1 = load(['input_data/shift_data_' num2str(idx) '.txt']); M1 = load(['input_data/rotate_data_' num2str(idx) '.txt']); end o = o1(1:D); % 只取前 D 个,文件可能更长 M = M1(1:D, 1:D); % 旋转矩阵截成 D×D y = x - o; % 1) 移位:把最优解从原点挪走 z = y * M; % 2) 旋转:制造维度间的耦合 f = z(1)^2 + 1e6 * sum(z(2:end).^2) + 100*idx; % 3) 基础函数 + 偏置 end

三步各自的作用很明确。移位让最优解不在原点,防止那些「默认从原点附近开始搜」的算法白捡便宜;旋转把各维之间的耦合关系打乱,让坐标轴方向不再是有意义的方向,靠单维变异的算法会明显吃亏;偏置让最优值变成100*idx,避免多个函数的最优值都是 0 时表格里一堆 0 分不清谁是谁。

参数上要盯住两个地方。o = o1(1:D)这个截断不能省,shift_data文件是按最大维度 100 准备的,你跑 10 维却拿了 100 个元素去减,MATLAB 会直接报维度不匹配。y * M的乘法顺序也不能改,写成M * y'在数学上等价,但如果你某天把x换成了列向量却没改这一行,得到的仍然是一个合法数值——只是这个数值和官方结果对不上,属于最难查的那类 bug。

基础函数本身的形态也值得记一下。Bent Cigar 是x1^2 + 1e6*sum(x_i^2),第一维权重是 1,其余维权重是 1e6,所以它极度病态:算法必须在第一维上做精细搜索,其余维只能粗调。Zakharov 是sum(x_i^2) + (sum(0.5*i*x_i))^2 + (sum(0.5*i*x_i))^4,多了两个高阶项,梯度在不同区域差别很大。Rosenbrock 是经典的山谷函数,最优点在一条弯曲的窄谷里,路径跟随能力差的算法会在谷壁上反复横跳。

4.2 混合函数:分块、独立变换、再拼回去

混合函数的思路是「一个定义域里塞多个不同形态的子函数」。F11 通常由三个子函数按 0.3/0.3/0.4 的比例切分维度,每块用自己的移位向量和旋转矩阵,最后拼成一个整体。

function f = hybrid_func(x, D, idx, ratios, fhandles) % 通用混合函数骨架:按比例切块,每块独立变换后累加 persistent sh o M if isempty(sh) sh = load(['input_data/shuffle_data_' num2str(idx) '.txt']); o = load(['input_data/shift_data_' num2str(idx) '.txt']); M = load(['input_data/rotate_data_' num2str(idx) '.txt']); end perm = sh(1:D); % 固定的重排顺序,保证函数确定性 n = floor(ratios * D); % 例如 [0.3 0.3 0.4] × D n(end) = D - sum(n(1:end-1)); % 余数全部塞给最后一块 xs = x(perm); % 先按固定顺序重排维度 f = 0; start = 1; for i = 1:numel(fhandles) seg = xs(start : start + n(i) - 1); seg = seg - o(start : start + n(i) - 1); % 该块专属的移位 seg = seg * M(1:n(i), 1:n(i)); % 该块专属的旋转 f = f + fhandles{i}(seg); % 累加各块贡献 start = start + n(i); end f = f + 100 * idx; % 全局偏置 end

这段代码里最关键的一行是perm = sh(1:D)。打乱顺序必须来自文件、必须是固定的,绝不能写成randperm(D)。原因很直接:如果每次调用都重新打乱,函数本身就带随机性,同一个算法跑两次结果不同,你根本分不清是算法的随机性还是测试集的随机性。这也是shuffle_data文件存在的全部意义。

n(end) = D - sum(n(1:end-1))这行也不能省。按比例算出来的块长度取整之后,各块加起来往往不等于 D,差的这几个维度如果不补到最后一块,seg的总长度会小于 D,最后几个维度相当于被静默丢弃了——函数照样返回数值,只是那个数值和官方定义的不是同一个函数。

在算法层面,混合函数的难点在于「不同区域的性格不一样」。有的块是单峰,适合快速下降;有的块是多峰,需要保持多样性。如果你的算法全局只用一个步长策略,通常会在某一块上表现极好、在另一块上完全停滞,最终误差被最差的那块拖住。

4.3 组合函数:距离权重决定谁说了算

组合函数比混合函数更「狡猾」:它不是一个定义域切几块,而是让多个完整函数同时存在,靠距离权重决定当前点听谁的。

function f = cf_generic(x, D, idx, funcs, sigma, lambda, bias) % 组合函数骨架:K 个子函数按距离加权 persistent o M if isempty(o) o = load(['input_data/shift_data_' num2str(idx) '.txt']); % K*D×1 M = load(['input_data/rotate_data_' num2str(idx) '.txt']); % K*D×D end K = numel(funcs); w = zeros(1, K); val = zeros(1, K); for i = 1:K oi = o((i-1)*D + (1:D)); % 第 i 个子函数的移位向量 Mi = M((i-1)*D + (1:D), 1:D); % 第 i 个子函数的旋转矩阵 y = (x - oi) / lambda(i) * Mi; % 按 lambda 伸缩后再旋转 d2 = sum((x - oi).^2); % 到第 i 个子函数中心的距离平方 w(i) = exp(-d2 / (2*D*sigma(i)^2)) / (d2^(1/8) + eps); % 距离权重 val(i) = funcs{i}(y); end w = w / sum(w); % 归一化,保证权重和为 1 f = sum(w .* val) + bias; % 加权求和再加全局偏置 end

参数的作用可以这样理解。sigma(i)控制第 i 个子函数的「势力范围」,值越大,它在更远的地方仍有话语权;lambda(i)控制定义域的伸缩,把子函数原来定义在[-5,5]上的形态拉伸到[-100,100]这个统一搜索空间里。d2^(1/8)这一项是让距离越近权重越大的关键,指数取 1/8 而不是 1,是因为 8 次方根能显著放缓衰减速度,避免出现「离得稍微远一点权重就变成 0」的硬切换。

w = w / sum(w)归一化不能漏。少了这行,函数值会随着距离整体缩放,最优点附近的值可能小于偏置,误差算出负数,看起来像是你的算法「超越了理论最优」——这种情况百分之百是实现问题,不是算法突破了。

组合函数的难点在于最优解不唯一。它通常有多个局部最优分别落在不同子函数附近,全局最优只是其中「偏置最小的那个」。算法如果只盯着一个盆地挖,很容易挖到另一个子函数的局部最优就停住。测试这类函数时,观察种群在多峰之间的迁移行为比看最终误差更有信息量。

4.4 F2 的溢出问题:为什么很多人直接把它剔除

F2 是 Sum of Different Power,形如sum(|x_i|^(i+1))。这个定义在高维下必然溢出。

function f = sum_diff_pow_func(x, D, idx) % F2: 高次幂累加,D 较大时极易溢出 f = 0; for i = 1:D f = f + abs(x(i))^(i+1); % 第 i 维的指数是 i+1 end f = f + 100 * idx; end

问题出在指数上。第 100 维的指数是 101,只要|x(100)| = 100,这一项就是100^101 ≈ 1e202,再加上前面 99 项,超出double的表示范围就是Inf;如果中间出现Inf - Inf或者0 * Inf,就变成NaN。而NaN一旦进入种群,后续所有比较都会失效,算法会静默地「卡住不动」。

处理方式一般有三种,选哪种取决于你打算怎么写实验说明。一是直接把 F2 从统计里剔除,并在论文或报告里注明原因——官方技术报告本身也提到过这个函数的数值问题,剔除是被接受的做法。二是在算法层做保护:把x裁剪到[-10,10]再传给 F2,代价是它和其余 29 个函数的定义域不一致,跨函数比较时要单独说明。三是在函数内部检测~isfinite(f)并按一个极大的惩罚值返回,好处是实验流程不中断,坏处是惩罚值的选择会影响收敛曲线形状。

注意:不管选哪种,都别默默改掉却不在实验记录里写。别人拿你的代码复现不出同样的数,第一个怀疑的就是这里。

另外提醒一句,F2 的溢出在小维度下不明显。D=10 时最大指数是 11,100^11 = 1e22,完全在范围内,所以很多人先在 10 维上跑通了,换到 100 维才发现满屏Inf,还以为是自己的算法发散。建议一开始就用 D=100 做一次冒烟测试。

5. 避坑与排查:维度、边界、随机种子这些翻车点

这套代码本身的逻辑并不复杂,问题几乎都出在「用」的环节。下面五条是我在实际跑实验时反复遇到的,按现象、原因、解决三段写,遇到对得上的直接照着排查。

5.1 现象:所有函数都报「未定义函数或变量」,或者返回值全是同一个数

原因是路径没铺全,或者switch分支没进去。cec17_func.m里用load('input_data/shift_data_1.txt')这种相对路径,如果你的工作目录不在cec17的父目录下,load直接失败;如果外层套了try-catch,异常被吞掉,函数可能返回一个未初始化的f,看起来就是「所有函数值一样」。

解决分两步:先addpath(genpath(...))把子目录全带上,再which cec17_func确认解析路径唯一。然后在冒烟测试里把try-catch的ME.message打出来,别只打「调用失败」。相对路径改成mfilename('fullpath')拼绝对路径是更彻底的做法。

5.2 现象:D=10 时一切正常,D=100 时误差爆表甚至出现 NaN

大概率是x传成了列向量,或者移位向量没按维度截断。y = x - o在x是1×D、o是1×100时会触发广播,得到一个D×100的矩阵,后续sum出来的值完全不对;如果x是D×1,x * M直接维度报错。

解决:在入口函数第一行统一写x = x(:)';,所有内部函数都用行向量。移位向量统一取o(1:D),旋转矩阵统一取M(1:D,1:D)。改完之后用 D=10 和 D=100 各跑一次同一函数,看返回值是否都在合理量级,两次差异过大就说明还有地方没对齐。

5.3 现象:rng固定了,同一个算法跑两次结果还是不一样

原因通常有两个。一是混合或组合函数内部若用了randperm之类没被固定的随机源;二是函数里用了persistent缓存,脚本之间共享工作区时缓存没清,第二次跑拿到的是上次的状态。

解决:先在脚本开头加clear functions清掉所有持久变量,或者把你的算法和测试集都包成函数而不是脚本,让工作区自然隔离。然后dbstop if naninf挂个断点,跑一次看NaN出现在哪个函数里。如果确认是测试集本身带了随机性,那就说明你拿到的版本被别人改过,回去核对shuffle_data是不是被替换成了随机生成。

5.4 现象:算法在某个函数上完全不动,误差曲线是一条水平线

多半是边界裁剪策略和函数形态打架。搜索范围是[-100,100]^D,但 F10 这类函数的最优解靠近边界,如果你的算法把越界个体直接裁到边界上,种群会在边界堆积,失去多样性。反过来,如果用的是「越界就重新随机初始化」,在边界附近反而会不断把好解扔掉。

解决:把裁剪策略写成可切换的参数(裁剪 / 反射 / 随机重置 / 惩罚),在 F10 上分别跑一次看差异。这个差异往往比你调算法参数带来的提升还大,所以实验记录里必须写明用的是哪种,否则别人复现出来的曲线会完全不同。

5.5 现象:算出来的误差出现负值

这说明你用的偏置和官方约定不一致。理论最优值是100*i,误差f - 100*i应该是非负的(数值误差级别的小负数可以接受,比如-1e-12)。如果出现-300这种量级,基本可以确定是版本搞混了,或者是从别的年份的代码改了个名字。

解决:在 3.2 的冒烟测试里把100*i一起打出来对照。更稳的办法是找一组「接近最优」的解代进去看f是否略大于100*i。如果整体偏移了一个常数,那就是偏置项写错了;如果不是常数偏移而是随机波动,那就是某个变换层没生效。

6. 二次开发:把自研优化器接进标准实验流程

接入这件事,我建议只改一个地方:给算法定一个统一签名,测试集那边一律不动。签名写成[best_f, best_x, curve] = my_alg(fhd, D, lb, ub, maxFEs),fhd是@(x) cec17_func(x, i)这样的单参数句柄。这样跑 30 个函数只是一个for循环,换算法只换句柄,实验脚本一行不改。

% 算法侧的统一签名,curve 记录每次评价后的最优值,方便后期画收敛图 function [best_f, best_x, curve] = my_alg(fhd, D, lb, ub, maxFEs) curve = zeros(1, maxFEs); % ... 初始化、迭代 ... for t = 1:maxFEs % 每次评价后更新 best_f / best_x curve(t) = best_f; end end

想加自己的函数,有两条路。一条是改官方入口:在cec17_func的switch里加case 31,同时准备input_data/shift_data_31.txt和rotate_data_31.txt,偏置按100*31给。另一条是不动官方代码,单独写一个my_func.m做包装,实验脚本里用@(x) my_func(x, i)调用。后者更适合需要和别人对比的场景——官方文件保持原样,别人拿到你的包能直接验证。

接入方式改动范围可复现性适用场景
改cec17_func加case动官方入口需要连数据文件一起发自己长期用,函数集固定
独立包装my_func.m只新增文件官方文件可原样核对要发论文、要给别人复现
直接替换整个input_data动数据层最难核对造私有基准,不对外

验证改造是否成功,有个笨但有效的办法:拿 F1 做标定。F1 是单峰,一个正常的算法在10000*D次评价内应该能把误差压到很低;如果连 F1 都压不下去,别急着怀疑测试集,先检查算法的评价次数是不是真的花在了fhd上——常见的错误是在循环里算了fhd但没计入maxFEs,导致预算虚高。再拿 F10 做一次,看误差曲线是不是在边界附近反复震荡,这能侧面验证你的边界策略有没有生效。

还有一个容易忽略的技巧:把curve按log10(error + eps)存,而不是存原始误差。30 个函数的最优值从 100 到 3000,原始误差量级跨度太大,画在一张图上根本看不出形状;取对数之后,收敛速度的差异一目了然,也方便直接算 AUC 这类指标。

从那以后我每次接入新的测试集,都会先跑一遍原点附近的冒烟测试,把 30 个函数的返回值连同理论最优值一起打印出来看一眼,确认没有Inf、没有NaN、没有一群一模一样的数,再动算法代码。这个习惯帮我省掉过好几次「调了两天参数,最后发现是测试集没接对」的后悔药。希望帮到你。

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