简介面向单目标优化算法研究者的 CEC2010、CEC2013、CEC2014、CEC2015、CEC2017 测试集完整合集覆盖进化算法、群体智能等新算法的基准测试与对比验证适合需要开展实参数优化实验的硕博研究生与工程研发人员。压缩包共包含516个文件主要结构为497个txt测试数据、6个m脚本、3个cpp源程序、2个mexw64动态库另有少量zip/rar附件txt文件提供各年基准函数的目标值或随机数据m文件与cpp文件对应Matlab和C版函数实现mexw64则便于在Matlab中直接调用。整体资源约89.73MB已有1994人学习下载。包内包含cec13至cec17的各年func核心代码以及main.m、PSO_func.m、rot_matrix.m等可运行脚本和旋转矩阵生成工具能帮助读者快速搭建单目标测试环境、复现CEC系列比赛结果并为后续向动态、多目标、约束优化等方向扩展提供统一的问题基础。1. CEC2010_CEC2013_CEC2014_CEC2015_CEC2017测试集算法评测绕不开的“标准试卷”CEC2010_CEC2013_CEC2014_CEC2015_CEC2017测试集是进化计算和群智能领域最常用的五套标准测试函数。任何新算法想证明自己有效最快的方式就是在这几套测试集上跑出比基线更低的误差CEC2010针对千维大规模优化后四套覆盖中低维的旋转、混合与组合难题。它适合正在做算法对比的研究生也适合评估开源优化库的工程师。读完这篇你能把五套测试集接进自己的代码、配对数维度与评估次数、绕开最常见的五个坑一周内拿到可写进报告的结果。2. 从CEC2010到CEC2017五套测试集分别在考什么2.1 CEC2010的千维战场大规模优化的分组结构CEC2010是五套里唯一不按“难度递进”设计的它的核心是维度。官方把函数定义在1000维上评估上限给到百万次量级目的是逼着算法在“变量多、评估预算紧”的情况下仍然能找准方向。它一共20个函数按变量之间的关联方式分成几类完全可分的函数、单组旋转的函数、多组旋转的函数、完全不可分的函数。这里最关键的概念叫“部分可分”partially separable。简单说1000个变量被划分成若干个子块子块内部的变量之间有耦合子块之间相互独立。算法如果只会逐个变量单独优化遇到单组旋转函数就会卡住如果只懂得全局乱搜又会在多组旋转函数上浪费预算。所以CEC2010真正考的是分组策略后来那批知名的分解类大规模优化算法就是在这套测试集上练出来的。我一般会把CEC2010单独拿出来跑不和后四套混在同一张表里因为维度差异太大统计口径完全不同。官方比赛对大多数函数采用固定分组和固定旋转矩阵运行前需要从官方问题定义中确认当前函数的子块大小和分组方式如果实现里用了随机分组你跑出来的不是“同一个题”。2.2 CEC2013与CEC2014旋转矩阵与混合函数的分水岭CEC2013把测试集做了一次规范化28个函数固定为5个单峰、15个基本多峰、8个组合函数并且系统性引入旋转矩阵和偏移向量。旋转矩阵的作用是破坏变量与坐标轴的对齐关系让“沿坐标轴优化”这类取巧行为失效。从这一版开始官方把偏移量、旋转矩阵都放在外部数据文件里跑同一个函数必须用同一份数据文件这是可复现性的起点。选型上如果你的算法宣称有旋转不变性CEC2013是最小验证集如果只是想快速看一个算法“能不能用”我会先跑它的全部28个函数因为它们形态覆盖已经很完整。CEC2013之后各套测试集都沿用“数据文件 入口函数”的结构上手成本几乎为零。CEC2014是变化最大的一版。它把函数扩到30个分成3个单峰、13个简单多峰、6个混合函数、8个组合函数。混合函数是这版第一次出现的类型函数内部把变量划分成若干段每段调用不同的基础函数再用权重拼起来。这意味着算法无法用固定函数形态去推断整个搜索空间难度是结构性上升不是线性上升。从CEC2013到CEC2014很多团队的对比实验翻车就翻在“用上一版的实现直接跑下一版的函数”。表面看入口函数差不多实际数据文件格式、偏置值含义、混合权重计算方式全变了。我的习惯是每换一套测试集先跑通官方自带的示例并比对已知最优解再接入自己的算法这能省掉后面大量排错时间。2.3 CEC2015与CEC2017组合权重归一化与偏置陷阱CEC2015把规模收缩到15个函数结构是2个单峰、3个简单多峰、3个混合、7个组合组合函数占比接近一半。这一版最明显的调整是所有函数的最优值都被平移到100也就是说在最优解处算出来的函数值不是0而是100。如果沿用CEC2013的“直接当0处理”逻辑误差值会整体偏移100数字没法写进论文。CEC2017是后四套里最常用来做最终对比的一版30个函数分为3单峰、7简单多峰、10混合、10组合。它的组合函数里每个子函数有自己的搜索域计算权重前必须把坐标按子函数搜索域做归一化。各类语言移植版只要出问题十有八九在这一处写错导致组合函数权重失真、函数形态完全变样。对做单目标实参优化的同学来说这套递进关系可以这样理解2013让你意识到旋转的威力2014让你体会混合的麻烦2015让你熟悉偏置的规范2017把前面所有难点叠加并固定成竞赛标准。现在的论文里最常见的搭配是“CEC2013做初步验证CEC2017做最终对比”两套都有数据审稿人基本挑不出测试集层面的毛病。测试集一句话定位CEC2010千维大规模变量分组耦合CEC2013旋转矩阵与组合函数规范化CEC2014首次引入混合函数CEC2015组合占比过半最优值偏移100CEC2017混合与组合叠加竞赛标配3. 把测试集接进算法代码一份最小可运行的调用方案3.1 官方Matlab框架的目录结构与入口函数官方发布的是Matlab实现解压后主要分两块函数定义文件和数据文件目录。刚接触这套测试集的人最容易犯的错是只拷贝一个入口函数就跑结果Matlab报“找不到shift_data”或“找不到rotation_matrix”。正确做法是保留完整目录让代码里的相对路径生效。% 官方框架的最小用法按函数编号与维度生成可调用句柄 func_num 5; % 要测的函数编号范围按测试集定如 CEC2017 为 1~30 D 30; % 维度按测试集要求取 10/30/50/100 fhd str2func(cec17_func); % 入口函数名cec13_func / cec14_func 等 % 初始化一个候选解搜索域统一取 [-100, 100] x0 -100 200 * rand(1, D); % 调用你自己的优化算法算法内部在到达 MaxFES 前自行结束 [best_x, best_f] your_algorithm(fhd, x0, D, 10000 * D); % 误差 函数值 - 该函数的最优值偏置由数据文件给出 fprintf(Error %.8e\n, best_f - get_bias(func_num));这里把fhd函数句柄传给优化算法算法内部每次调用fhd(x)就是一次函数评估。MaxFES我按10000 * D传入这是CEC2013之后几套测试集官网报告约定俗成的上限算法在达到上限前必须终止并返回当前最优。最后那行get_bias是示意函数实际使用中CEC2015直接减100CEC2014和CEC2017需要从数据文件读偏置不要自己拍脑袋填常数。3.2 用Python复刻一个调用器数据文件读取与误差计算很多工程师和研究生已经把实验平台迁到Python了。官方没有发布Python版正常做法是沿用官方数据文件、自己写一个调用器。以CEC2013的F11偏移Rastrigin为例核心实现很短import numpy as np from scipy.io import loadmat class ShiftedRastrigin: def __init__(self, func_num: int, dim: int, data_dir./input_data): # CEC2013 的偏移向量存放在 .mat 文件里按函数编号区分 mat loadmat(f{data_dir}/shift_data_{func_num}.mat) # 键名以实际文件为准读之前先打印 mat.keys() 确认 self.shift mat[X][:dim].reshape(-1) # 取前 dim 个数 self.optimum 0.0 # F11 的最优值就是 0 def __call__(self, x: np.ndarray) - float: x np.asarray(x, dtypenp.float64).reshape(-1) z x - self.shift # Rastrigin 标准形式sum(z^2 - 10*cos(2*pi*z) 10) return float(np.sum(z * z - 10.0 * np.cos(2.0 * np.pi * z) 10.0))这个类把“偏移数据”和“函数本体”分开构造函数读数据__call__负责求值。loadmat读出来的数组形状经常是(dim, 1)所以必须用reshape(-1)拉平这是使用官方.mat文件最典型的坐标轴问题。偏移量文件里可能还存了旋转矩阵和其他列取前dim个数是常见做法但不同测试集略有差别建议先打印形状确认再跑一个已知最优解做验证。配套要处理误差计算。以CEC2015为例所有函数最优值是100误差应当是f(x) - 100。我在实验代码里统一封装成error func(x) - func.optimum每个函数类都带optimum属性这样算法层只关心误差值、不关心具体偏置是多少。3.3 一个完整的评测循环配对种子与结果汇总有了调用器剩下的就是评测循环。我会严格让两个对比算法跑相同的一组随机种子这样后续做显著性检验时才有“配对”的前提import numpy as np from scipy import stats def run_benchmark(algorithm, make_func, dim30, runs51, seed01000): errors np.empty(runs) for r in range(runs): seed seed0 r # 每个 run 一个种子跨算法共用 rng np.random.default_rng(seed) x0 rng.uniform(-100.0, 100.0, dim) f make_func() x_best, f_best algorithm(f, x0, dim, 10000 * dim, rng) errors[r] f_best - f.optimum # 统一记录误差 return errors err_a run_benchmark(algo_a, lambda: ShiftedRastrigin(11, 30)) err_b run_benchmark(algo_b, lambda: ShiftedRastrigin(11, 30)) p_val stats.wilcoxon(err_a, err_b).pvalueseed0 r这种写法保证了两点同一算法多次运行相互独立不同算法在同一个r上共享种子初始解完全一致。这是对比实验公平性的底线很多初稿被审稿人质疑“初始种群不公平”就是少了这一行。wilcoxon是符号秩检验针对同一函数上两个算法的成对误差这种用法在CEC系列论文里最常出现。实际跑的时候我会把run_benchmark的返回值直接存成.npy或 CSV一列一个算法、一行一个run文件名带函数编号和维度避免后续分析时找不到原始数据。4. 参数设置与实验设计维度、评估次数、运行次数怎么定4.1 五套测试集的标准配置速查表下面这张表是我做对比实验时固定使用的配置基本对应各套测试集官方报告里的推荐口径解决“在什么维度跑、跑多少次评估、每个函数跑几次”这三个最基础的问题测试集函数数内部构成常用维度MaxFES 推荐独立运行次数误差口径CEC201020可分 / 单组旋转 / 多组旋转 / 完全不可分1000约 10^625 或 51f(x)-f(x*)CEC2013285单峰 15基本多峰 8组合10/30/50/10010000×D51多数函数直接看误差CEC2014303单峰 13简单多峰 6混合 8组合10/30/50/10010000×D51f(x)-biasCEC2015152单峰 3简单多峰 3混合 7组合10/30/50/10010000×D51f(x)-100CEC2017303单峰 7简单多峰 10混合 10组合10/30/50/10010000×D51f(x)-bias表里的“内部构成”指函数类型分布不是函数名称清单。如果只想跑部分函数我建议不要只挑单峰函数那样测不出真实性能。论文里最常见的做法是每个大类至少挑两到三个混合和组合函数必须覆盖否则审稿人会认为你选择性展示结果。CEC2010值得单独提醒它的维度和评估预算都远大于后四套跑一个函数的时间可能是后四套单个函数的几十倍。机器资源有限的话先跑CEC2013全部28个函数再跑CEC2017的组合函数子集最后补CEC2010这样能拿到性价比最高的证据链。反过来说如果只为了对比新算法和旧算法CEC2010可以放到最后因为它对参数不敏感算法的区分度远不如60维以下的组合函数。4.2 MaxFES与搜索域背后的逻辑MaxFES这个参数的来源并不神秘CEC2013之后几套测试集都约定“最大评估次数 10000 × 维度”10维对应10万次30维对应30万次50维对应50万次100维对应100万次。这个量级设计的意图是让算法在“预算紧张”的状态下竞争逼出真正的收敛速度差异。如果你擅自把预算放大十倍所有算法最后都收敛到近似最优对比就没有区分度了反过来预算砍半结果主要反映初始化运气同样没有意义。搜索域方面CEC2013到CEC2017统一为 [-100, 100]初始化也在这个区间内均匀采样。这里有个容易忽略的细节官方代码在每次评估前会检查变量是否越界默认策略是把越界的变量拉回边界。这意味着如果算法生成了超出 [-100, 100] 的解官方口径按边界值算相当于给算法加了一层隐性边界约束后掺的算法会在不知情时吃亏。我一般会在自己的算法里先做同样的边界处理再进入评测循环保证双方处在同一评价规则下。CEC2010的情况略复杂它不是所有函数都统一搜索域个别函数的最优解不在区间中心。大规模场景下如果初始化全部按 [-100, 100] 均匀采样某些函数会浪费大量评估次数在无意义区域。建议逐个核对官方问题定义里的上下界不要拿后四套的初始化逻辑直接套用。注意MaxFES的计数是所有对比算法的唯一终止条件不要给A算法加“提前收敛就停”的额外逻辑除非你在论文里明确说明并保证B算法也有同等机制。4.3 运行次数、显著性检验与结果记录规范官方报告的惯例是每个函数独立运行51次报告均值、标准差和中位数。为什么不跑30次或100次51是当年官方报告采用的约定统一成51次的最大好处是结果可以直接和已发表论文的数值作比较。别人跑25次得到的均值和你跑51次得到的均值之间没有可比性审稿人会拿这个挑毛病。独立运行意味着每次运行的种子不同但同一函数上所有对比算法必须共享同一组种子这就是前面代码里seed0 r的意义。我在检查别人的实验代码时第一眼就看种子管理如果种子在算法内部生成或者用了系统时间那这一次对比实验就失去公平性后续统计全是空中楼阁。实际执行时把种子列表当作输入参数传进run_benchmark不要让算法自己去random.seed()。记录结果我坚持三条误差保留到小数点后至少8位算法内部计算全程用double每次运行的原始误差单独存一列不要只存均值函数编号、维度、种子、日期作为元数据写进文件名。这三条看起来繁琐实际能救你无数次——当三个月后想重画收敛曲线、却发现手里只有一张均值表时你会明白原始数据有多值钱。5. CEC测试集避坑指南五个最容易翻车的细节下面五条来自我反复被这类问题磨掉时间的记录每一条都是“现象 → 原因 → 解决”的完整闭环。踩坑本身不丢人丢人的是同一个坑踩三次还找不到原因。5.1 组合函数权重没归一化误差大得离谱现象自己的算法在CEC2017的F21到F30这类组合函数上误差高达1e3量级而且同一参数换到CEC2013的同类型函数上却一切正常。原因组合函数里每个子函数有自己的搜索域范围计算权重时必须先对坐标做尺度变换。直接拿全局坐标算权重会让搜索域窄的子函数权重失真函数曲面完全变形。解决实现组合函数时先按每个子函数的上下界把当前坐标换算到子坐标系再计算权重并归一化。换用任何第三方移植版之前用官方实现给出的结果在几个随机点上对拍误差小于1e-12才算通过。5.2 shift_data或rotation_matrix数据维度不匹配现象Matlab或Python端报维度错误或者不报错但结果明显错位比如本应对称的Rastrigin出现明显偏斜。原因官方数据文件按函数编号和固定最大维度生成里面可能同时存了多组数据。换维度时如果直接读整个矩阵而没有按当前维度截取就会把高维的偏移向量或旋转矩阵错当低维使用。解决读取时始终用[:dim]或[:dim, :dim]截取读完立刻打印形状确认三件事偏移量是一维、长度等于维度、旋转矩阵是方阵。再在最优解处做一次校验函数值应与官方给出的最优值一致。5.3 混合函数的评估次数统计翻倍现象自己的算法在相同MaxFES下收敛速度比论文里同算法慢了一倍而且所有混合函数表现一致地差。原因混合函数内部要调用多个子函数单次“完整评估”包含多次子函数调用。如果把子函数调用次数当作FES来累计实际等效评估预算减半算法提前终止。解决FES的口径是“完整函数评估次数”也就是调用一次测试函数入口算一次。算法循环里只对入口调用计数子函数内部的base function调用不要计数。也可以同时打印总FES和实际入口调用次数做对比偏差超过预期就审查计数位置。5.4 CEC2010分组结构被随机重划现象同一算法跑CEC2010的同一个函数两次误差差异远大于随机波动甚至出现“第二次结果好得多”的假象。原因CEC2010的部分函数包含分组结构如果实现里每次运行都用随机分组重新划分变量等于每次考的都不是同一道题。解决从官方问题定义里取固定的分组信息或者至少固定随机种子让分组序列确定。我在代码里把分组表单独存成一个数组运行前加载不参与算法内部的随机性这样跑出的结果才具备跨论文可比性。5.5 float32精度与1e-8收敛阈值现象误差值经常停在1e-8附近后面几位全是0收敛曲线看起来“平得诡异”或者统计时两组算法误差完全相同。原因计算链路里有一步用了float32导致求和和减法误差被截断。官方报告常以“误差小于1e-8视为收敛”而float32在数值量级1e2时精度只有约1e-5根本到不了这个阈值。解决所有数组和中间变量强制dtypenp.float64或Matlab的double。判定收敛用1e-8作为绝对阈值如果算法精度达不到至少把记录格式改成%.8e别用%f把尾数截掉否则排序会看错。提示以上五条不是全部但解决了它们你的结果基本能在他人机器上复现这是CEC系列测试集被认可的前提。6. 让测试集结果在论文里站住脚显著性检验、表格规范与一个绘图习惯6.1 Wilcoxon检验的两个层次很多初学者只写“本文算法均值更小”这远远不够。CEC系列论文的通行做法是双层统计先用Wilcoxon符号秩检验逐函数比较“本文算法 vs 对比算法”给出p值再统计“本文算法获胜的函数数量”做总评。配对种子是硬前提没有配对就做不了符号秩检验。from scipy import stats p stats.wilcoxon(err_a, err_b).pvalue better 显著更优 if p 0.05 and np.median(err_a) np.median(err_b) else 无显著差异p值小于0.05且中位数更低才称得上“在F11上显著更优”。跑完全部函数后把胜、平、负三个符号统计成一行这就是审稿人最认可的结果摘要。6.2 结果表格的三段式组织表格按测试集分块每块列出函数编号、最优值或bias、你的算法均值±标准差、对比算法均值±标准差、p值。均值用科学计数法保留两位比如3.21e-06±4.10e-07不要写一长串十进制小数。最优结果加粗但两组差距不显著时不要为了“好看”强行加粗审稿人一旦抽查原始数据只会更失望。6.3 收敛曲线的一个习惯我画收敛图只用中位数曲线误差取log10横轴是FES而不是代数。原因是FES对不同算法是公平的代数取决于种群规模画出来容易误导读者。上下四分位带用半透明填充不要画每条运行曲线否则印刷出来是黑的。最后说一个教训有一次换机器重新跑CEC2017结果比原来差了一个数量级查了两天才发现是loadmat读出的矩阵是二维的我的旧代码用[:dim]直接切行换维度后索引错位。自那以后我定了死规矩每套测试集接进代码后先在已知最优解和几个随机点上做数值对拍对拍结果存成固定文件任何环境变化后先跑对拍再跑实验。这个习惯让我少走了很多弯路希望帮到你。本文还有配套的精品资源点击获取