多目标规划的一种算法及其在投资组合中的应用

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多目标规划,研究多个目标函数在给定可行域上的最优化,在经济管理、工程应用、桥梁结构设计、医疗服务等领域都有广泛应用。双目标规划包含两个目标函数,其模型的建立有大量的现实背景,如在金融领域,许多学者对双目标投资组合优化有深入研究。非支配前沿是研究多目标规划的一个重要内容,特别是求解具有良好属性的非支配前沿的离散代表子集,具有较小的基数、良好的均匀性和覆盖性。本文基于双目标规划,考虑生成离散代表子集的良好性质和求解效率。基于约束控制间距法,结合折衷规划问题,提出一种改进的约束控制间距法生成双目标规划的离散等距代表点。首先,依次求解单个目标函数在给定可行域上的最优值,找到理想点。其次,通过理想点求解折衷规划问题,找到最接近理想点的非支配点(弱非支配点)。再次,将该点用作初始迭代点,同时搜索两个不同的受约束区域,以找到离散的等距代表点分布在Pareto前沿。若Pareto前沿是连通的,则可以在算法上直接以距理想点最近的有效解(弱有效解)作为初始迭代点,而逐次成倍地修改离散点之间设定的间距值,以生成Pareto前沿的离散等距代表子集。多目标投资组合优化问题,模型为线性约束下的凸多目标二次规划,最优化线性目标函数和二次目标函数。基于目标函数的特点,提出改进加权和法,将其转换为带有参数的双目标投资组合优化。一方面对Pareto前沿和最优投资组合方案进行解析解分析,另一方面,在带参数的双目标投资组合优化上应用改进约束控制间距法。由于其是凸规划,非支配前沿是连通的,可以快速地运用算法得到离散的等距代表子集。文中提供了一些数值算例,验证算法的可行性、有效性。
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