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数学建模常用算法

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

AHP

(2)构造判断矩阵

a.准则层
准则层判断矩阵
b.方案层
方案层判断矩阵

(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$BW = \lambda{\text{max}} W\lambda{\text{max}}$:最大特征根
W:权重
计算权重的步骤:
1计算出A(准则层)矩阵的权重
第一步
2计算出B(方案层)矩阵的权重并拼接起来
第二步
第三步

(4)一致性检验(只是检验矩阵的一致性,对结果没影响)

检验
随机一致性指标RI:
RI

(5)综合决策(把两个权重矩阵相乘)

综合决策
:B权重矩阵,:A权重矩阵

2.多属性决策

优化问题

排队论

商权法

插值与拟合

方差分析

回归分析

微分方程建模

马氏链模型

时间序列模型

时间序列模型

模糊数学模型

灰色系统理论及其应用

聚类分析

存贮论

现代优化算法

神经网络模型

粒子群优化算法

图论算法