Parent selection algorithms (selection schemes) steer populations through a problem's search space, often trading off between exploitation and exploration. Understanding how selection schemes affect exploitation and exploration within a search space is crucial to tackling increasingly challenging problems. Here, we introduce an "exploration diagnostic" that diagnoses a selection scheme's capacity for search space exploration. We use our exploration diagnostic to investigate the exploratory capacity of lexicase selection and several of its variants: epsilon lexicase, down-sampled lexicase, cohort lexicase, and novelty-lexicase. We verify that lexicase selection out-explores tournament selection, and we show that lexicase selection's exploratory capacity can be sensitive to the ratio between population size and the number of test cases used for evaluating candidate solutions. Additionally, we find that relaxing lexicase's elitism with epsilon lexicase can further improve exploration. Both down-sampling and cohort lexicase -- two techniques for applying random subsampling to test cases -- degrade lexicase's exploratory capacity; however, we find that cohort partitioning better preserves lexicase's exploratory capacity than down-sampling. Finally, we find evidence that novelty-lexicase's addition of novelty test cases can degrade lexicase's capacity for exploration. Overall, our findings provide hypotheses for further exploration and actionable insights and recommendations for using lexicase selection. Additionally, this work demonstrates the value of selection scheme diagnostics as a complement to more conventional benchmarking approaches to selection scheme analysis.


翻译:父母选择算法( 选择方案) 引导人口通过问题搜索空间, 往往在开发与勘探之间交换。 理解选择计划如何影响探索和探索, 如何影响探索空间的开发与探索对于解决日益具有挑战性的问题至关重要 。 在这里, 我们引入了“ 探索诊断”, 诊断了选择空间探索计划的能力 。 我们发现, 放松单体选择的特异性及其几种变异性可以进一步改善探索能力 。 下版和组合法则 — 两种用于随机测试案例的方法 — 降低克立体的探索能力; 然而, 我们发现, 单体选择的探索能力可以敏感地适应人口规模与用于评估候选解决方案的测试案例数量之间的比重 。 此外, 我们发现, 放松单体选择的特异性选择能力可以进一步改进。 下版和组合法则可以进一步补充随机的子测试案例 — 降低克立体的探索能力; 然而, 我们发现, 分组选择的探索能力可以更好地保留 成本分析, 测试我们越新越轨的越好的勘探能力。

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