数学建模常用算法
1.层次分析法
基本原理
AHP的基本原理是将决策问题分解成一系列层次结构,然后对这些层次中的每个因素进行两两比较,以确定它们之间的相对重要性。比较结果被转化为数学上的权重,用来量化每个因素的重要性。最终,通过综合这些权重,得出最佳的决策结果。
基本步骤
1建立层次结构:将决策问题分解成一个层次结构,包括目标、准则(Criteria)和备选方案(Alternatives)等层次。目标是最高层,准则是次一级,备选方案是最低层。
2两两比较:对于每个层次中的因素,进行两两比较,以确定它们之间的相对重要性。比较的结果使用一个判断矩阵(Judgment Matrix)来表示,其中包含了各个因素之间的重要性比较。
3构建判断矩阵:参与决策的专家或决策者根据他们的主观判断,填写判断矩阵。在判断矩阵中,每个元素表示相对重要性的比较结果,通常使用1到9的尺度来表示,1表示相同重要性,9表示极端重要性差异。
4计算权重:通过对判断矩阵进行数学运算,特别是使用特征向量法或最大特征值法,计算出每个因素的权重。
5一致性检验:对比判断矩阵中的一致性指标和随机一致性指标,评估专家的一致性水平。如果判断矩阵不够一致,则需要重新调整权重。
6综合决策:将各个层次中计算得到的权重综合起来,得出最终的决策结果。
具体例子
人们在日常生活中经常会碰到多目标决策问题,例如假期某人想要出去旅游,现有三个目的地(方案):风光绮丽的杭州(P1)、迷人的北戴河(P2)和山水甲天下的桂林(P3)。假如选择的标准和依据(行动方案准则)有5个:
景色,费用,饮食,居住和旅途。
(1)建立层次结构
(2)构造判断矩阵
a.准则层
b.方案层
(3)计算权重(层次单排序)
层次单排序是指,对于上一层某因素而言,本层次各因素的重要性的排序。
具体计算:满足$BW = \lambda{\text{max}} W
W:权重
计算权重的步骤:
1计算出A(准则层)矩阵的权重
2计算出B(方案层)矩阵的权重并拼接起来
(4)一致性检验(只是检验矩阵的一致性,对结果没影响)
随机一致性指标RI: