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[全国赛] 2005BDVD在线租凭

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发表于 2009-7-24 00:04:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文, C) q" C% I: k* C& {$ T: y
1
3 y9 T" E/ l6 @1 j2 |9 FDVD 在线租赁的研究6 p' p7 z( A2 U
尹作龙,姚明,金伟
' K# ?8 O' _) S6 ^( l; S指导教师 汪晓银
) B, c  G3 m9 J# _# A! O[摘要]:
2 c" f% e" X8 a0 h  P# O随着信息时代的到来,网络成为人们生活中越来越不可或缺的元素之一。许多网站7 ]( d, V5 Q6 w. ~% d# K/ ^% }
利用其强大的资源和知名度,面向其会员群提供日益专业化和便捷化的服务。例如,音
: F% k2 c2 j4 k像制品的在线租赁就是一种可行的服务。本文主要讨论了在线DVD 租赁的问题,对网站
2 D8 ~3 k4 f' X8 D$ Q# O如何购买DVD,如何分配DVD 进行了一些研究。对于问题一,我们首先把会员根据每月7 T0 J4 K' Y: K$ r4 w# X9 s
租赁次数分成A、B 两类,并对两类会员归还日期作了合理的假设,根据求出DVD 归还
9 K* X4 Y* v" c' x) C2 ?6 `的期望值。最后求得会员归还一张DVD 的时间期望为12 天。然后用DVD 的周转次数来8 f! K7 p2 j2 {9 r; R2 V! [
计算网站对某种DVD 的购买量,最后根据问题的要求,求得每种DVD 至少准备的张数如# u0 O% l, o( Z' \: Q3 `
下。2 y2 \' i6 C/ `6 U) k
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD51 F. F& Q1 X( p+ _* F
一个月内至少 50%2 L6 F' a, ^9 ]+ c0 i2 i" f
看到的最少张数
* A6 Q$ c& o+ l/ M3 H" }4000 2000 1000 500 2000 Q6 j6 K' N3 x  z% T$ i  w
三个月内至少 95%3 F1 \+ q/ z9 K+ b4 O; J) w
看到的最少张数
4 Z$ I- h4 s: ~% a2534 1267 634 317 127
1 [. y, M% }7 T1 F# D; p; s问题二,我们首先对满意度进行了定义,并作出相应的假设。根据假设建立0—1
/ {6 }& k4 c7 t" W0 }( ^0 v' ^0 h规划模型,用LINGO 软件编程求得各种DVD 的分配方案。我们根据实际情况修改了偏
# ~7 U, v. U/ M爱程度,再次用LINGO 编程求解,得出第二中分配方案。第一种分配方案的总偏爱度" K: s  J4 M7 t" M. S$ \6 m
U 为7924,有30 张DVD 分配给了没有预订这些DVD 的会员;第二种分配方案的总偏' X; i  u1 [$ m2 B
爱度U 为8191,有8 张DVD 分配给了没有预订这些DVD 的会员。虽然第一种分配方
8 W+ v4 m6 I$ b# l: F案的总偏爱度优于第二种,但是经证明无论怎么分配,至少有8 张DVD 会分配给没有
2 K; d2 }/ N" [0 v$ X5 D* V预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。, W6 H( F/ X9 |! [, W
问题三,根据满意度最大,我们建立了一个规划模型,由于模型难以用计算机求解,
& Q8 u( S" u% @) z我们改用计算机仿真来模拟现实购DVD 方案,模拟生成的购买的总DVD 数为3086。) Y2 R6 V! S* E' U9 D. m
问题四,在DVD 的需求预测、购买和分配中重要问题的研究中,首先研究了DVD
% t/ m7 i( L: X, D+ s2 c的需求预测,并建立了灰色GM(1,1)模型,灰色GM(1,1)模型能够克服相关数9 W( u6 \& Y# z  B$ O  D0 A
据不足的缺陷和避免人为因素的影响。这表明基于灰色理论的预测方法,适合于对DVD
% B" ~: h9 {; G9 n+ |3 T在线租赁业务趋势进行预测。该方法是切实可行并有效的,并对DVD 在线租赁业务发展/ j) ^" \) Y* h9 L/ b
规划有重要参考价值。然后从网站的赢利角度出发,建立了一个以赢利函数为目标的线" L2 Q$ Z. q' ]0 L' g6 @
性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。
( D5 Z, h+ U2 m! ^0 \5 C. q: A最后我们对我们所建立的模型及求解方案进行评价,推广。我们考虑到对于更大规
7 U6 w$ U; V9 Y* C模问题,现有模型的求解就会困难。因此我们想了模型的另外一个算法:贪心算法。贪
7 {1 _$ w, u; m) g2 R( h2 i4 [+ c心算法速度快,但得到的解难以达到最优。; e& I. l* v" ^
[关键词]:DVD 在线租赁 0—1 规划概率模型 计算机仿真 灰色 GM(1,1)模型( _7 k, q) `7 m8 C3 [4 d/ a& I# z- M3 H
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文2 P5 \5 T, H: u7 M
2
  b/ _/ b- D: q6 j一、问题的重述6 s4 V, F; q6 J7 ]1 I+ l% L
考虑如下的在线 DVD 租赁问题。顾客缴纳一定数量的月费成为会员,订购DVD
5 W( y3 T- f0 e6 B. P% ?租赁服务。会员对哪些DVD 有兴趣,只要在线提交订单,网站就会通过快递的方式尽
" ]; k5 l+ m" E可能满足要求。会员提交的订单包括多张DVD,这些DVD 是基于其偏爱程度排序的。
/ d' }4 e! @* P- b# G) B网站会根据手头现有的DVD 数量和会员的订单进行分发。每个会员每个月租赁次数不
6 j9 M! n+ v: d* Z% f得超过2 次,每次获得3 张DVD。会员看完3 张DVD 之后,只需要将DVD 放进网站. A, D3 R; i7 c& M1 ?
提供的信封里寄回(邮费由网站承担),就可以继续下次租赁。请考虑以下问题:: b1 z, K7 ]* O6 ^0 @
(1)网站正准备购买一些新的DVD,通过问卷调查1000 个会员,得到了愿意观
' j" V# p( C; P' J0 E看这些DVD 的人数。此外,历史数据显示,60%的会员每月租赁DVD 两次,而另外的
' D$ b. s0 w" U8 r% Y+ h% I; u40%只租一次。假设网站现有10 万个会员,对表1 中的每种DVD 来说,应该至少准备
8 a9 V5 B) |, W3 {* H4 Q多少张,才能保证希望看到该DVD 的会员中至少50%在一个月内能够看到该DVD?如7 D& C5 {% M2 m9 f4 @
果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?
# X) u. ^& P1 B: d/ u/ t0 u(2)表2 中列出了网站手上100 种DVD 的现有张数和当前需要处理的1000 位会5 F0 o2 |+ b& v4 e) g
员的在线订单,如何对这些DVD 进行分配,才能使会员获得最大的满意度?请具体列/ W0 w0 s7 E5 Z8 {) [8 E8 U
出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。2 Y# p" ^, o0 c9 B* U7 T
(3)考虑表2,并假设表2 中DVD 的现有数量全部为0。如果你是网站经营管理5 Q' H) k- o. o+ K0 n& Q9 Z. c
人员,你如何决定每种DVD 的购买量,以及如何对这些DVD 进行分配,才能使一个
( x- T; G4 h; b# ~1 Y' x1 H月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
0 m1 I0 v; }& _& T7 t0 E1 W(4)如果你是网站经营管理人员,你觉得在DVD 的需求预测、购买和分配中还有
' n6 D  u1 I( ~0 P哪些重要问题值得研究?请明确提出你的问题,并尝试建立相应的数学模型。& C: s, S9 _: S6 ?( I/ J
二、问题的假设
. r0 v+ y' T  C0 a9 l: h: M( r1 {5 b/ Q1、假设所有的DVD 都不能拷贝
4 U( ?' ]6 ^$ L/ @8 p) [1 l7 [2、假设调查资料具有一定代表性+ v  b9 a3 q9 m8 \$ K5 v
3、假设所有会员自觉遵守会员规定  Q# A$ S. X" k; b$ a# ?
4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计
7 N) r5 _" f8 h1 N5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关) j* V9 H9 W2 H. P
三、符号的说明" L8 t5 ?- i6 a
符号 符号说明2 x% ^* q! ~. \% p1 V
V 该网站拥有的总会员数2 H2 ~  O: _- K+ W! F9 {6 T6 Q
Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况7 H! B: y3 z5 `5 k, U
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度
5 G! L. t( d$ G" B- W' yyi 第 i 张DVD 的现有量/ R, G* j4 l, h$ j1 ?* k
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数6 h, }; I6 z- N+ b
Pi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比" g3 {2 O6 e7 o
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文, l' M9 e7 W0 w2 P, J5 O' m$ R
3
# T" b( W1 i: R2 D9 N, VR 为满足会员要求的百分比数$ l6 p3 x6 A9 p5 t0 x7 M3 ?
U 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高
* Z8 l# `' s$ D$ _1 H4 i四、问题的分析及模型的建立及求解
% W8 d; X0 z5 G9 t; r4.1 问题的背景资料
# S1 |6 N$ M" KNetflix 目前是美国最大的DVD 出租网站,现在公司预计可在2006 年达到500 万订
5 O% N( w! }2 |8 \' B! o户。这家网站的经营方法是,顾客在成为网站的固定会员后,可在网站上选取自己喜欢2 ~. R) C4 R  v# o
的DVD 影片,该公司现有DVD 种类有5 万多种,包括一些最新面世的大片,由这家
1 P1 i+ u# ^0 A" v5 q网站快速寄送到顾客的登记地址,每次最多3 张。顾客可以无限期地借用这些影片,但
. n7 }2 d8 f: f2 I只有在寄回这些影片后才能借用新影片。顾客只需每月缴纳19.95 美元的会员费,而
+ P7 K: U* F3 L- s# L( X1 S邮寄费用全部由网站支付。对顾客而言,坐在电脑前拖动几下鼠标就可得到中意的影片,4 D5 S% \2 b9 I
既省时又省力。9 W- `& v) q- g( T9 P4 t: ]
据统计,超过60%的美国家庭至少拥有一台DVD 影DVD 机。去年,美国人在家% a( p) l) m4 F1 c, W! g% l2 i' q
看DVD 的时间平均为78 小时,比2000 年上升了53%。DVD 的销量和出租量则上升3 b: a% v3 z! n
了676.5%[5]。
/ |; c: q% a5 q" p4.2 问题一的求解
9 d# D9 |5 F) v6 e" _- s3 E4.2.1 问题一模型的建立与求解
; a& I; s8 S9 C2 y, k对问题一的分析,我们根据实际情况作了一些积极的假设,并简化了模型。从网站3 T- x2 |/ z2 \5 k( p: j# J  @' f0 k0 K/ |
经营者的角度出发,出于对自身赢利的考虑,希望DVD 的周转越快越好。那么我们就/ c( j. G" v) a( O$ P& }
从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。
& J+ T' E& |* M4 Z4 E由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1
' v# }$ X; r& K3 G9 A3 v5 X表 1& `5 o' w, _, Y, O! m
类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数0 O' @# y- K$ q8 Z% U
A 类两次 60% 60000# q6 }$ q6 d0 z
B 类一次 40% 400004 [$ M3 X! y! [3 A% R# J
考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:
3 W" ?& l7 `) W2 {  hA 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;, h. i" a% w5 B8 M; f* n
B 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;8 h9 @) _+ U, K. b$ h
根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:
+ B+ t; L0 @% x- ?" |( b92 T& P* o; ~) k3 s; A2 y8 a1 c
2
% C: m- q  n( i. t: f7 f15 3" p* {& x1 K, Q6 ^8 y% Z
1 =
# b" P( q: L% r: A" w- u# g5 S+' G6 p4 V# ~" O. [% v, u5 c( F4 ]
EX = 16.5
$ O1 v1 }8 a% m& _8 w- F: \2
, V7 v' x  y1 u8 F8 Q30 3
  D) F* R2 {4 v( p+ h* v2 =! l  o# \, D, f% N# u  q
+1 j! B! ?2 I" Z
EX =6 {9 R$ D/ i; c6 f+ e' r, F
则会员归还一张 DVD 的时间期望为:μ=0.6×EX1+0.4×EX2=12 天。这就是说每张
( G5 v" W1 L3 M' y/ l" LDVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,
5 l/ m/ T) D+ t: C那么:6 h( y( O: \8 P- z: V( [9 A
在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;
' m2 h: U2 L* _7 T在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)
9 r5 @: D1 V# k) p根据题目中调查 1000 人愿意观看各种DVD 的人数,我们得到会员愿意观看各种9 x$ [5 @3 q% Z! d
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):
) w; K* u' z; H表 2
. S. P4 T( c. i3 e& t8 d8 x2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
; Y" G3 U% D$ t& b4
: e) T4 e- ?1 L- ~- J1 Z+ B3 I# V! DDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
+ a3 c# s' @, C经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%) J6 y7 ?; K( t1 h
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。6 k! X5 W2 O* g2 }
因此愿意观看第 i 种DVD 的人数Mi 为:Mi=V×Pi×R=100000×Pi×R (V 为总会% [" s/ F& U: S, \, @- e
员数)。
, X3 u8 Z# N6 w  X5 ]+ |' c, R那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)) g. Y8 @/ v. Z; b0 @9 x1 C
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;) h, c7 A7 w, {; h& I
求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):
. q# a# K9 Y; ?% z8 z2 ]# e# }表 3
0 q# o) J# @5 D* Y, l& ~+ ^& O, ]DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD55 z( O, A7 T1 V% c
一个月内至少 50%& M* }! _4 D, K. w& @$ q
看到的最少张数
5 }& C& z& x$ D" A8 l& `0 t4000 2000 1000 500 200
0 `! \- R- x; E三个月内至少 95%
$ F* Y' T8 c6 ]: @' R2 Z看到的最少张数2534 1267 634 317 127
0 h" {/ z$ W# @0 H7 k2 g作为一个租赁网站的经营者,总是希望赢利更多,就要提高周转次数,减少周转天
! f% {3 C& ^! O( r# G数,这样他的先期投入也将减少。就可以考虑尽可能缩短租借的天数,来增加网站的赢
+ }( ^6 V7 D' b2 ]6 q( J3 ]- |; j利和减少先期投入。若我们将归还时间定为3-9 天,则期望为6。一个月的DVD1 所需+ U' p0 U/ ]4 C* N: F# m6 O
最少张数为2000 张(小于4000 张)。
0 S+ @; g, s9 l4.3 问题二模型的建立与求解& s# S3 _: u( W& S0 Z- \
4.3.1 问题二的分析% Y) F' C8 U5 g
顾客满意度可以简要地定义为:顾客接受产品和服务的实际感受与其期望值比较的
' U0 d. z% w1 `" E程度。首先对满意度进行了如下假设:在会员的在线订单Dij 中,数字越小表示会员的
7 v# d% u6 d% \! x  G0 R6 d8 T偏爱程度越高,如果会员得到他偏爱程度越高的DVD,则会员的满意度越大。假设会
  `! r6 z5 O1 r5 Z0 R( ]' n员对DVD 的偏爱度为:
5 p: n& z3 B9 U0 F/ Q  p3 ]+ mïî
. K5 \% O7 j3 d+ r9 W/ e7 _& _# Xïí ì% k, w6 |+ C7 Z' U
¹" G( o) x  c7 T
=+ \! C+ F& \% b
=
" ?& L, Y6 Z, j3 o: ]! }& R, 0
9 K* R/ m0 U7 V, M. z11, 08 z4 S% R+ P1 W: k8 |' U& y
ij ij1 ?2 i, s( L$ _% b% |
ij/ w" V+ m& ]6 d- S( Z% ?% R
ij D D
7 a8 ^0 U% T7 n" l1 g4 t6 Y* CD
6 k4 D4 V0 P* E6 b" tDL
, u0 x& H, L% Q  N& B4 u  K5 O% I  W该问题的目的就是分配当前的订单,使得这些顾客的满意度最大,可以用0-1 规划4 K# L1 m) P! e# N4 M
模型来求解,定义0-1 变量Cij(i=1⋯1000,j=1⋯100), Cij 为1 时表示第i 个顾客租到了
. J* L0 P  U! w第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。7 R, ]# S& U$ a/ c5 y; c5 S+ f
4.3.2 问题二模型的建立7 x3 V4 q1 t' C
会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå
' D6 ~4 }. O% n  d2 `1 w= =& C4 B2 @9 E) x; `
´: y& v4 S5 D* \5 S# s
1000
8 L) g( p8 p6 ?6 ^7 C/ W$ {3 z1
& ]! K0 p) f1 M100
# u0 M+ i% L' l14 O, g7 J' [- H$ v# P$ j
min+ j8 u3 T% R) I, w
i j
- y( j  E7 x* y) rij ij DL C
0 l1 L9 t- \% F( r! j& y" K: _0- 1 规划模型的约束条件为:1 v$ ]4 z# T8 t8 x2 [" ?" E: D
1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;" N* x' q' B# W: I* D" U
2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。2 G! }# v5 Y' g2 c" U/ Z
由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:
7 p8 S! v( F' \+ M+ z2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文3 ?! {+ E) m" L- i$ Q
54 \' q6 D9 X' Y; [! Y
ï ï ï ï" d% e* Y' s( n* `/ F
î' \. J/ o1 r- F8 i8 y: k& G
ï ï ï ï1 V' o8 k; P* Y
í) U5 V6 y8 f! n' E$ E
ì
5 [2 P' Z, f# Y6 ~5 H2 @& ]= =7 ~0 _" u- S  t$ j( p
£1 G& r9 d8 r8 F# ]$ d
=* s# R! w4 R- V, A* ]! L6 V
=% ~% k0 \. s  q6 i
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; {' L+ C5 }% O, _1 i, Rå
, C7 b" c  G  R/ [, v& `6 ^å2 G2 x% O% E$ W! C
åå$ @& K4 i8 _+ h( I
=
3 Z1 c  e& ^- `; o! l4 a/ l& D* b=
0 k6 l0 l5 U6 d7 O) Q= =! g: k, {! P3 V9 M7 e) h
( 1 1000, 1 100)
, i# M9 I8 x% c' _% P33 B- m! I/ ?( n9 v$ d2 R; Y5 p
0,1
* G9 T9 o/ ]7 q1 n) ~. .
# |( V) C- j0 X* R: R6 _! d* wmin
- ?/ P# K- |0 C/ C* I# I* @1000
' F# o" @9 w' O6 x% \8 \1
+ p8 w% f% B! n7 L; o! R8 K  c; l; f100
# q  w+ P! l$ G" g+ d# A/ }" F1$ l* ~1 Q( L8 N. j; x- i9 {3 j! ?
1000
5 Q' n2 \0 r: f: Q12 \- U2 V0 _' B
100* i& S. B* G/ W7 c, z  g  i4 w
1
; J& u/ @% v( q# j+ Y1 H# S2 Ri L j L8 {" R: Z- p1 c$ q! p' I  i
C y
' m3 }+ ^; L* AC
: O! w% M! w7 W% C* m1 [C5 f& b) @& Z3 b. u8 i8 N0 h0 W
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# ~2 M, O: y, A3 A& l" H/ b# g( w5 EDL C1 Y; F2 o% Y( t( a# P0 j' D8 W: a
i% L% |0 @: _# t4 S6 v  f
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* N# t2 X# P- c3 Rj0 B3 @8 D/ p( x; a7 X4 l. H" D
ij( J( D: _, [* _4 z5 x
ij' i: z- w" z( G- z
i j
- _. m! J9 i6 w8 `* Aij ij
- @1 Q8 V5 n$ t& \! w; [4.3.3 问题二的求解  b4 y% m! `# H: |, v! q' t( Z
对于上述的模型,在用LINGO 编程求解(具体程序请见附件),得到分配方案为, A9 S# R# L9 T. l, N5 |+ y& v
Ci,j 求得总偏爱度为åå8 L. R: i9 r+ v8 P+ e- [/ N- p: [
= =
8 C. T- x1 t2 k) h7 Q" Y= ´
: T+ f2 }& f( Y( e5 `' t+ w1000, W. K' h, j9 {: a
19 _5 }) z% z( n
100* f3 ]/ s8 k* U3 U7 F' I
i j 1
% j  Z; q5 C8 S/ a+ ]% Y0 Zij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求/ J& B2 }& Z4 F" I/ `$ H* t- U1 U6 Y/ X
预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:: l  `- S3 B0 j: W
表 46 p! C9 c" f; j0 i6 [6 T, i
会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C00105 l$ `3 O8 ?! @5 ]7 Q
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)* z$ c8 L  q: Y7 B$ r
2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)
+ j3 ?) h1 T1 k分配
# J# n" t! B' ^% [8 qDVD 的# ~2 M4 G. x- `0 C. i& ]* M$ K! E
种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)9 ?" z" F7 L; I7 b* L- `( a4 o
会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C00202 Y- u0 p# t! J. F7 T8 T6 u9 U
1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)3 I5 _$ G5 m; N, g
2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)3 O8 }2 g) [) ?9 L- e
分配. g  `8 b8 ^& k" P- _5 y4 z
DVD 的
! V$ N; n' s% t* q; c& Y3 m* r3 v种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)
$ H  ]0 g% r5 \: F会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030! [2 a- s0 j7 [0 U' o; y9 B6 I
1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)  M. W' I& a$ c( z
2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)
9 c+ Z, o& M  ]5 ~1 i/ ]分配3 @. m, e1 n4 _. Y8 Z+ J7 b
DVD 的: _8 \1 v5 }+ X0 P
种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)6 `, J. z4 L9 [5 N/ k
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。1 n0 `) U/ |) c4 n, _
为使会员得到自己没有预定的 DVD 总数最少,可以将DLij 中为11 的数增大变为
+ |; d% P( W( A- R1000,即将此偏爱程度降低,再如上求解得到一种新的分配方案Ci,j,求得总偏爱度U5 `1 w7 l) D" N/ w" c
为8191(>7924),但是经分析,只分配了8 张DVD 给没有要求预订这些DVD 的会员。
# f9 D3 @1 }$ m* F& h: y( ?+ ~  l6 E' k8 r事实上这里的8 张DVD 已经最小,具体原因是,现有DVD 总数为3007 张,每个人得4 H6 Y$ |5 C: H8 O
到3 张DVD,1000 个人就得到3000 张DVD,则还有7 张未出租。根据所给的数据,
5 M: L6 V  U3 H' l0 J! N1 u第37 种DVD 现有106 张,只有91 个会员愿意租此DVD,即第37 张DVD 按照会员的+ l$ I- F: N" D$ G! c
需求无论怎么发放,也会有106-91=15 张剩余,而总共应该只有7 张DVD 未出租,这
) [3 n/ _+ Z0 W5 A3 G' u' T样就无法满足所有的会员租到自己想看的DVD,而且一定至少有15-7=8 张DVD 发给3 X0 j* Y& j( d. a/ `
了没有订这8 张DVD 的会员。1 B1 Y1 @& c& Z, U9 w
比较上面两种分配方案,我们选择第二种分配方案。第二种方案下,前30 会员的3 N, M4 Y/ c" @' N. @2 s: j
租赁情况是只有第25 个会员的第3 张DVD 与第一种分配方案不同,其值为81(4)
2 o$ S4 i- a( L3 Q4.4 问题三模型的建立与求解, Y" j; c5 c3 y& _  F
0,1 变量# Y3 c5 d: g. c* `. v- z- ^- J) x
每位会员租 3 张DVD. f) f; X: m6 M; d/ X4 z
DVD 现有数量的限制. n& i7 B  g3 f7 F' d- K
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文! y% \6 ?& t2 R. S. o' @
6+ P2 D& m8 W4 G2 Y8 V
4.4.1 问题三的分析及模型的建立/ a: V- Q7 u1 U, R
分析该问题的目标是保证一个月内 95%的会员得到他想看的DVD 的情况下,使得, ]9 C( ?4 E; t" G
会员的满意程度达到最大。* A! T/ _4 h3 J- C
假设分配给第 i 个会员3 张DVD,且这3 张DVD 都属于该会员预定的DVD 那么! D. H! u' F  O# B
记pi 为 1,否则记pi 为 0。
- E7 L7 \! A  l9 h7 Eú úû
, k( }7 y* U$ _3 P  ~ù# |6 Y7 f2 e) @, o6 n2 c  ~
ê êë1 u( v( k7 r6 \5 k  w; j( W
é
" f; `/ w6 C% u; @! Q; M  r÷ ÷ø
" P. V8 r% p" E, _1 Q" l2 t: R4 [ö
% [6 ~" l" q% _2 R# y5 c2 }ç çè
# I! C, S2 z& }æ! y( \; A7 i+ S2 v' T! e- N, B& V
= å- H$ Q/ X; V2 S, @: j4 P
=
' ]9 q( E: |- @% t3 P' E' X4 w34 R  c2 H9 b# m- O
100
4 r. m. i. p1 x, ?' xj 1
$ V3 |  D. F3 `5 D) ~/ T1 M' zi ij p C (注: []为向下取整)
1 T- o$ K5 ~- ~0 D# I要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000( c: e/ f4 i* M5 H
1000
- A3 H0 O: v# R; |5 u; E8 D1; i7 n# J5 ^" s: M. R7 B" `2 L
´ = å
/ J2 M6 y; w7 t/ i0 h" ~% v$ m: G= i
/ X+ l. A- s4 n; f6 k7 c4 o) Ypi! I5 S% H# Y# A4 `" y! V1 r
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:
, k) W* z% p: ^1 k; e3 A3 ~. Yï ï ï ï ï ï8 G. R5 y! q* }) Y
î! b  `5 k! D) [4 P7 h
ïï ï ï ï ï! E" H) [, p3 ]
í3 g/ O( f4 H7 @# D) Q- n
ì* K* o  S% |1 Y* \" ]' N4 B/ ?
= =9 E+ Z8 z2 Y! s# P* x
=6 `& t8 b9 L9 v& P3 q5 `. J
ú úû
, v/ s% k. i* \7 ]ù
( ]1 ], b+ D/ N" ^9 y& l% uê êë
. o; {* Y) ]: P& ]  w0 f0 o( E$ cé, O1 i7 o6 D0 p' `0 I8 W: x' K: a
÷ ÷
+ K7 }. L" R: P( p' q; B. R" gø
. H4 d* y' c5 }+ d3 p: W4 k; gö1 c! P% ^* B. j8 |/ W4 w' r4 _
ç ç& P' U' C, w  Q6 ]$ o% O: c
è
+ K+ c: m' Z: x) @1 J! N+ P: Wæ6 g! }* \8 a& q" k8 K$ Y' C
£
7 O: ?+ s  F' `3 y1 E=
  \6 t7 s  D# f. o+ _=' v9 n( a! a1 v4 F0 p$ Z- `
´
& V6 \. E% q& H5 Q* ?1 Hå å
# x& d8 S- A4 ?: j" ~å/ `3 f) s7 g# F3 \
å
0 U) w' ~% t* @# |6 Låå$ y7 j' S2 f/ R& m! g
= =
' m' d8 [- E2 n' b; l, {4 t. H=( D0 Z- T# E+ o  }1 o
=
6 a: p" j! T4 f' l% U= =: f/ F  [+ d" Q+ R- Q. t' O+ G
( 1 1000 , 1 100 )
& Q) m/ ~5 w/ h9 f2 Y3 0.95 *10005 [" a- s9 ~6 n; l* k
3
9 M/ H8 `- o/ [0 \# Z: P0,1+ N) ~* l! j2 \" D# x
.
# j1 o, c% f( J2 H) ]) F. s) \min
7 s' K# X( t7 F( \7 o1000
: L7 v- X$ U2 I. Y1 Z1
6 {' q  o8 `. w+ e, Q$ J100; ~/ `8 c' ^1 D6 z9 X: I2 x( x
1  Z* J  c* w: y' I
1000
( A) @8 s4 c, b( r4 f$ g4 e4 w* y1
: C* l# K# V* E100
* B2 Q/ G2 z; x$ f  I1 `. Q1
2 c# S' @3 u9 f  S! U. l. Q! Q  T1000
5 S2 h, a0 l9 O% s# s- @17 Y3 A3 v) F1 H% a
100% m4 I  m/ O" k  H
1
9 r. m/ [- Z! L* ?- t4 H( bi L j L: Q' R7 `& O9 }' d8 o+ d. b
C
7 ^+ J* i* v# E8 B! n# Z/ r; {C y$ w6 s1 p8 w$ b% T4 k
C# J" l+ c" d+ h- p
C4 t2 i, D3 d0 W$ Y7 _6 w7 k! K
s t
. t5 n$ k4 D% D! h7 ?. J/ O4 f5 ^D C3 C& q& l, m) A0 }# I
i j% Q  Z& U* \, L& v! N/ p
ij
" \# w9 a  j/ {2 z# y6 y; ui
  z) K. X4 {( M+ Oij j
0 M; n& D0 L# q+ nj, i0 Q5 ?- {$ B7 O
ij- o# U* W  K' e5 ^- v  K
ij+ I+ B  A0 a  |% o
i j, u: I- V# Q0 M: N4 f8 E0 {
ij ij. Z- d0 E7 T( l) R
4.4.2 问题三的求解
5 v2 z2 q4 b1 b上述模型难以用计算机实现,这里我们用计算机仿真来解决该问题。仿真前先进行0 `* D  M0 [5 E& ^5 u, E
如下假设:9 V1 x& C$ Y- }/ n) z
a,假设40%的会员一个月只租DVD 一次, 60%的会员一个月租DVD 两次,会员
/ x9 A' g$ R! `: ?% {* x' ~还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。, {8 A2 p4 b) O: a
b,假设每位顾客都有95%的概率租到自己想看的DVD,若一位顾客按偏爱度订n
- a. X: I1 k9 B) N' g(n<10)种自己想看的DVD,设该顾客租到偏爱度为k(k<n)的DVD 的概率为" I8 S7 q2 y8 l# n0 D. {
&aring;=
- |7 L$ r+ I  Y5 Y-4 F. Z5 o7 ^7 H; S
-
0 ?6 `% H# i0 q* B5 j7 T=- m+ b, i+ X) _' b) C1 K
n
& }1 ?1 V1 ~7 {$ B8 Y* S! m& v2 g4 q0 i0 bi i
& g7 r) p2 H9 F4 d8 xk
& n) O) H& r: }& ]8 i2 N$ z$ Up k+ k, g5 }7 d+ K/ K1 Q* M
1 116 ~3 \; ]; x, C) P& l, @: I
11
6 ]% O) l- e+ O4 j. }7 A" p( ) ,) i5 o+ @) Q9 z
c,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,% r! J7 {8 {2 Z4 M
在此假设基础上进行模拟一个月内 DVD 的供求,得到这一个月中每种DVD 的需
# G9 g* v  F6 G4 j求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。+ Q5 W8 x0 r. w: T0 Q5 k- t
用 MATLAB编程[1] [2],经过多次模拟,得到每种DVD 的购买总量在3085 左右,
2 G/ N% P* Q! y' D; M" E$ E. }" n其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):% G5 B* o. j; e
表 5: ?( ?6 B# Y4 |: h' U  x
D001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
% W* X& i3 _0 ^1 vD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
2 m+ }* D6 l: Y! Y  GD021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35
! J# N. _$ x4 U" Y+ z7 {. a9 |D031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 291 \) F0 ]2 a/ x/ D5 o
0,1 变量0 K% ~1 L  L- c. c
每位会员租 3 张DVD" q: {$ |1 f9 q* F
DVD 数量的限制
/ z* G, M$ `2 Z% ]/ ~5 D9 p: [2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
6 g" s( C7 a2 L7
/ Z/ ]8 E" ~1 s& K7 n( N3 w3 ND041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30# p+ P' r( M) U% e
D051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38
# j8 \8 W6 E4 u0 s# rD061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36, K, Y! x2 ]  x0 m4 n
D071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 330 i1 d- I! d0 L
D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32) m, C& y+ R& c6 q9 x6 W8 j9 N( g
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
5 E9 D. k. r2 ?+ B% ]/ }" B/ n总和 3086. Q; \5 \* R1 f5 r
Y) `# ?2 l  B: R8 W  E8 p, I
N
5 B2 K! G( ?2 P! i$ u1 D& G- d9 _Y
' |, D' _& Z! \* @9 m7 Q+ q2 oN
0 f9 u% j  d* Z4 Y- R6 s1 |. BN
- [# c9 G- f* ~Y' c# V; E/ P. V$ n4 q% O( K0 L
Y  f/ ]% V) @- }
Y0 F2 p/ N  R0 \( v- X% t! f
i<30?7 {4 S" v: y- h
i=i+1 第i 天+ ]. p" Y" Z% R/ m; U+ ~
j=j+1,; ~( o) B7 x# f7 M% _
第 j 个会员+ o  E) W7 @0 m7 |. |# Z
j<n?+ {- m8 ^& F" O9 N$ B# `
会 员 j 是否还
5 O% I9 C) I# A2 S9 j5 t( u! Q租到DVDd1,d2,d3,# ^0 P7 j% _- q2 T# w! ?! Z# b( q  w1 ]
D(d1,d2,d3)减1
( m, d  [7 g3 c% v计算 30 天中Di
5 H4 q) u7 f7 E的减少最大
! _; t* R  X/ N3 W' S/ U$ B结束2 B, ]/ A- M0 a
N* s( f. A. j+ l& ^1 w! `
将 1000 个人分类i=0,- h! X( S- \: t& L) r0 j( K2 b
D(1..100)=1000,
8 D$ S- E7 [; @# f; h0 s2 Wj=0,n=1000
! ]/ d3 J1 z: G" [- y还回 DVDd1,d2,d3,
1 f; G2 U- |3 k# O  N' ND(d1,d2,d3)加1
0 x& X* z5 T& l7 f, u; E' K8 J会 员 j 是否租- u' S, o5 o: t7 u
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文6 q! R9 L; ^/ l: _* d* Z
8
& L5 B9 b# H$ ?$ a图 1
( C4 S: V( z  K1 S4.5 问题四的分析5 z5 L  H4 g% x; l& a# b5 I" l) A
我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:# V: p! R2 [3 {, Y( d5 O# H, q3 R
4.5.1 已知连续前N 个月的DVD 需求情况,如何预测出第N+1 个月的DVD 需求
3 S" S0 P5 d5 \3 v- K+ m1 N( F情况?  O2 v* j0 U8 X1 z; |- a
假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5
4 n" s9 ^& G2 E: A  B" [. f对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。, Z, |; Y7 `5 g! B
以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:
, U2 d" j- Y" u) \; k* F' S% `X(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}
! f! a; S: R* `6 q7 r={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}0 B( I) K* D+ g: T9 g0 s
={x1,x2,x3,x4,x5}2 x# l) f+ `8 r0 @$ y
首先按 GM(1,1)建模方法,对已知原始数据序列X(0)进行一阶累加生成
" e' K  {' X% Z( E/ s(即1—AG0):
% d  ~! m) [2 k0 q- a& m&aring;=
1 O( v- L+ b4 m6 D9 Z0 l=
- t' p8 o- a" U1 ^t
- }# T1 V* T& _  Bm- W7 {$ d4 G1 B! H! Z& n6 K
X t X m
" t$ _# j. `) p$ Y. I; {6 K1 G18 Z4 f1 s( H  e2 O# Y! `
(1) ( ) (0 ) ( )6 a  Z2 |% D  M) g. f
。得到生成数列X(1),如下:* q1 y- k. ?; _. i/ o. _' G
X(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}  N( F/ `9 y2 w$ p
={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}
2 s# Y/ x0 G) a8 m={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}
' Q" V' o* \& ]2 _: r; p构造数据矩阵 B 及数据向量YN6 O5 v6 q3 F' }/ O+ o) r0 j* r4 e  P
ú ú ú ú ú
: G& a2 M6 P" T&ucirc;
5 f; }) ^& `1 mù
; R( K. [" l! z. R$ Y, z7 w! z/ Gê ê ê ê ê
7 b1 `+ I3 C  P4 B* A&euml;: Q4 U' ]/ o2 e) h% {0 Z$ s
é+ d. v+ r+ }/ a
- - +  ]+ A% H8 `* `) ~+ U; R9 t
- +$ [- x- N' A9 e
- +$ h5 k- L& ?" L) D1 }1 H' U
=
$ B9 s3 s# k- z2 Q  N& q0 f! T( j1/ 2( ( 1) ( )) 1
+ |" B& n% u. W, }( N1 t0 L0 |& j1/ 2( (2) (3)) 1+ ^% O6 K! X. b* `
1/ 2( (1) (2)) 19 s( N& Q0 I* `$ `2 P2 y; G3 J
(1) (1)1 K( @( U  `4 C1 a5 B7 r
(1) (1)! I& h( @" p6 s3 u+ v; S
(1) (1)
  O8 K3 ~; ?4 T$ k6 \2 r% bX n X n
) D3 z) V( Q# ^+ nX X
  C' M5 z. u  V1 p" pX X
% i" q) T4 u7 K. e# U9 E) E9 [6 pB
! w( @- `# p# a0 Z6 Y- \, y$ lM M9 d( t7 d0 j2 T8 k
YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T
0 A; T! B3 G: S! U2 _0 g2 t2 C求模型参数a :1 Y* t! g0 N/ |$ f& E, {3 P; Y
N
% ?. h. I4 W) `: |a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY
- j4 K8 y: W7 k9 [3 h5 M0 J建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:& \$ O; {, d! @: }; E
a
9 x2 m: j$ G: S* Xb0 X1 R) ?2 ?" J
e0 o* p# W$ `; ], T7 t( q1 q
a
1 B+ o, y  v% l3 U' O. V5 X) wb4 Y+ ~. g% I; r) c* {5 f
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )
# G- o/ i! F! l. D9 u5 N4 D模型的改进:) q8 }" W4 c! ^! K9 \9 g- D2 p
为了提高模型精度,又对参数进行估计,以进一步改进模型。将以上时间响应方程
$ b; C& `9 z+ S8 x写成:
4 C/ t5 v$ M( x9 S# NX (1) (t +1) = Ae at + B
6 U4 Q; N' Q0 l% _根据第一次估计的a 值及原始1—AGO 数列X(0)( k)对A 和B 进行估计。构造数据! y  W: b& Q0 W# ^& @* C5 L( L
矩阵G 及数据向量X(1):! {% m) L0 V0 q3 F. H+ _* z
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
: o" T3 x+ ]2 y, ^99 c6 c3 z- g5 `2 J4 e9 Y5 o* Q# c, G
ú ú ú ú ú# F4 M$ i1 ~8 E( |8 q
&ucirc;3 v2 V& i7 L. \. ]$ I$ z
ù, i' n- ~7 ], |3 q+ m, x6 J; V
ê ê ê ê ê- D1 h; ?, G" e
&euml;
* U: U# f" G3 H5 Ré
- I- m' C2 v- q% p, j* `6 Z=
. o" v* {1 d3 V+ e3 r# T- -
! s8 a9 W6 C) F, t; p2 X5 Q-/ X/ \& F7 {+ c8 g" m) k# Y& ?
15 _- B2 B0 ]& q/ u+ Y
1
% u% o- z: `- c4 o1" m7 {1 |) f8 Y0 a+ U: }
( 1). i" b; t( r" b$ ~1 u
07 @# t+ b8 M% @' U5 ?8 r! I
e n
0 N6 _( c" T0 _  qe4 A9 ]) U8 M+ `/ J4 c% F6 D
e
4 d4 C3 [+ `& eG: F$ ?4 F5 `/ J" Q
a& H6 O) l1 e; I; X- F
a+ t4 U' V# G. X* ?3 V0 _
M M' m: ^) K* Y* d+ Q3 r
Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
3 y: ?% m, l6 q求出参数 A 和B
" b" A5 K( ?0 v(G G) 1G X (1)
0 `6 @% h  q$ }1 I! PB
8 g% p/ |% V4 N: x% E, x2 M- hA = T - T ÷ ÷
5 U: @( V$ K+ ?6 {- ~* z3 g5 P  h&oslash;
' z8 q7 k0 n- C&ouml;
  Y- o" G$ A$ @( J5 U' k5 L9 R&ccedil; &ccedil;è* r% e9 S+ D0 C* v8 d1 W8 d
&aelig;; A0 G! O- y# X) v! g  N6 O$ T
求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B$ v& F; j% S5 H  K) P5 V
则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -$ S3 i$ R" K5 M. B2 Q/ ^
4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系
  X; f& ^- ^: C" y( x  v网站盈利与网站会员数、会费、会员的满意度和DVD 总量存在一定联系,如何购! ~0 g# ]) y% d# s! P
买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大
$ ?8 P5 ~% z1 U( t4 H假设网站会员人数 W 与网站会费e,会员对网站的满意程度m 有关,设:
1 ?8 G5 K/ Z& Y! F3 sW = f (e,m);
, N2 B7 e; w  c  Y- L9 L9 w假设会员对网站的满意程度 m 与网站拥有DVD 总数量s,网站拥有DVD 种数n
, Z& b. _: |% V5 {- a3 p有关,设:
- L& t! c; G$ q$ e8 Q0 X2 Tm = g(s, n), I0 H) k  s' a) |( V& i
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi6 O; g' Y! }! t7 Z1 }0 K; i
假设网站的每月的盈利 F 只于购买DVD 的费用与会员的会费有关8 q' ?* M( f' w4 n' E5 K/ f
根据以上假设建立如下规划模型:: D; f* e& @2 [) s$ J) H
&iuml; &iuml; &iuml;
4 x! B6 m* c: U/ _' k$ Q&icirc;0 k, W% Z: h# s. @4 \( S* l2 {7 k9 e
&iuml; &iuml; &iuml;
" a6 a# c$ r2 V* `! j' pí* L# q' M+ u# h, _! J( t; M
ì
: b% c  g. X+ A" P9 E. k=: B2 I9 M& k& o! I+ K( q" q
=
0 k1 Z9 L  a8 Y) k  h=
7 l, `4 ?: V& E) `2 u6 q= &acute; - &acute;
& W2 V' b0 _/ S+ G- s5 P1 \# j&aring;! t0 X' b) I" @$ ~) r
&aring;
' B' ]5 z8 \, G/ M% N2 |$ H9 i( n=+ `2 q& @2 W% C+ M
=
" f1 R9 B& z: }( j" L6 Q9 ?n. _3 L3 U1 I$ r4 k( w7 x
i
8 M5 j" o4 N1 l0 Q) ]* c. Ri
& q* ~8 Q. e! R4 s) Q, B1 Y8 X* f' a0 Gn% V! x3 Z$ n5 r7 t) L: F
i
# W% ], q+ ]* p1 Y+ v- ?. @0 z6 k* [i i0 t& Z$ W4 X) u9 c
s a
2 S" A2 l+ p4 O3 Xm g s n
) K2 s& K: s  D! m. [W f e m
" W* z7 u, x# Fs t6 _! o( I. Z; }. W
F W e a b  E; Y4 ^9 Z6 _" a
1
# w+ h+ b. x# `3 H( c& o5 X+ g3 F, [1) O* W+ D) r0 j4 B: i
( , )6 S# l/ n3 I) ]$ c9 e4 Q* ^0 S6 \# e
( , )3 h6 T: g1 y, ^/ g' y3 s& @
. .
- N: o# p, H/ L, q* v  tmax
5 N/ q, s+ \4 E# U4 ~  Y+ z! ~7 i: o六、模型的评价及推广+ I0 ]+ ]# V3 b4 P. N
在问题一中,我们的根据实际的情况,突破传统以会员为参考切题巧妙地转为以经
6 a8 |! b5 t# b; z3 z0 A( ^营者的身份用周转情况来考虑问题本身,使解题思路突现,运算简单,而且模型非常明7 I$ S4 L& i. A1 r( |8 J' L
了,十分容易理解。问题二中,我们证明了在题设条件下每位会员不可能都租到自己想看/ J! R; d% r7 I# C5 o
的3 张DVD,至少有8 张DVD 租给了不愿意租到该DVD 的会员,同时用 0-1 规划模: _( p" C  L, r* X; t
型求得了在只有有8 张DVD 租给了不愿意租到该DVD 的会员情况下最优的分配方案。/ Z  h# a: i' u# [$ E* i
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
$ r1 k. Z9 l6 t. U1 `4 k9 o6 L. u/ q10, l0 N4 E, F8 J% b4 G  b% j  Q
此模型中有10 万个0-1 变量,规模已经相当大,但是运算只有20 多秒,在10 万个变' O* S; h5 Q2 l, k. }5 {( J  R9 w
量以内规模的问题都可以求解。对于更大规模问题,模型的求解就会困难。因此我们想- J* E4 X2 j- |& P
了另外的一个算法:贪心算法[4]。贪心算法是在让计算机按照当前的要求逐一进行分配。
$ s1 A' H% P! h6 C* r在满足一定约束条件下,每次搜索偏爱度最小,然后按此进行分配的原则,得出较优解。
; O) T4 s* z7 Q对于问题三,我们建立了一个规划模型,满足题目要求并且容易理解,但模型求解较为
8 l( W/ g" A, c# P# }. ~8 K困难,然后用计算机仿真的方法模拟一个月内会员租DVD情况,得到网站应该购买DVD
# x. o; E1 b1 [0 d7 l5 b的数量。次方法比较贴近现实,但是每次模拟的结果都会有一定的差别,而且所得到的" }. e1 Q5 Q3 a" G3 F
结果难以求得最优解。
, c9 O! y: j; E: D本文建立的模型,不仅能够解决本文的问题。在超市物品的需求预测,货物的购买0 D2 _* r# @5 A1 c4 N+ T
和各个连锁网点的货物分配,都能运用本文的模型进行解决,本文的模型,能很好符合2 q2 K: n+ \( V7 c5 O/ t
实际情况,但在精确性上还有待改进。) u$ @: `0 g2 u
[参考文献]:
  a  z- v1 E2 g& Y[1] 张平 等,MATLAB 基础与应用,北京:北京航空航天大学出版社,2001 年
/ i, O9 q  @; @$ E[2] 苏金明,张莲花等,MATLAB 工具箱应用,北京:电子工业出版社,2004 年
: ^' Z& d& Y, J% |7 v, e  u[3] 蔡家明,灰色系统模型在汽车市场需求预测中的应用,上海工程技术大学学报,
, z: {& I7 t! ~  w- B4 U第17卷第1期:72至74页,2003年3月1 C& O- E4 {0 C% C0 |4 s
[4] 余祥宣,崔国华等,计算机算法基础,湖北:华中科技大学出版社,2004年) L0 {7 X- F) A4 P" I9 Y
[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日2 M. Q9 i3 p6 M3 D: V) \
[附录]:' a% f1 l. I8 ^; a) V
1、问题二程序:3 U. h& s$ N% h/ T' ~% w( {
运行软件:Lingo 8.0$ f) @' i9 d) I) W- p5 a* ?
运行环境:windows20002 x0 `- l/ Z! Y( z$ w1 B, y; ]
运行时间:24 秒3 A; ]' X& {$ I& R- c, ~0 w
model:
: Q: |+ f  C9 k) c$ _/ Tsets:
) Q! |& R8 ^4 Y, ~) \cd/1..100/:dvd;
% N+ g8 l) R; H% @' ~0 K  U! [ren/1..1000/:people;) I) d* a6 G5 M
link(ren,cd):c,b;
' ]' f7 T! O2 J% l! ?/ }+ x3 Xendsets
2 ?* [- ~8 p0 M[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);
0 A6 M' S( N# Z( r" x8 V!dvd总数的约束;- u* n0 D1 Y. V, }: e
@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));+ q5 z* S2 L) ^+ ], i4 v: g* ~
!需求约束;
; Z3 B* c% A: m) p@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);0 z1 k: S  d% B
@for(linkbin(b));
" f6 \# _$ j' o3 H) i6 q/ a- W9 Ldata:$ t3 e9 L$ J; ?
c= ;!输入偏爱度;
# E$ [' F* ?3 {6 C4 [5 g/ F% Mdvd= ;!输入现有的每张DVD张数;
4 J+ N9 L; J: nenddate
  U7 q% p! j, m, k  A. E/ v" Zend0 q$ f+ ?9 `! C: R
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
% N7 g0 d. t" I1 e- k( Y# e11; P' c$ [6 R% |8 {  M3 N! S$ g  v
运行软件:Matlab 6.58 Q2 S  v( {- ^
运行环境:windows2000
0 B0 w7 z0 i. ]0 fding=[ ];%输入订单表
6 E. T6 b' S2 |. a# Sb=[ ];%输入由lingo 解得的最优解
* M2 `: g% a/ W; ^: N% @1 R7 h. qk=1;# |; `: p9 I2 E& z! \: P
for i=1:1000% x 为分配DVD 方案表
# g- R: T0 }9 x6 K- H5 rfor j=1:100" d) g. I  U$ n, C5 X0 F: r
xx(i,j)=b(k);
8 @9 N+ ^- {( t, A- i$ i) K4 u6 Ck=k+1;
; R5 g5 Q& c. C" U/ b8 Z) l2 aend! a# J. T& [" M$ \
end
( A$ N" r8 `6 m& g% \for i=1:1000 %满意度* v& A) N) c/ Y& L  s* x: s" c
for j=1:100
# N( P% J$ m& v6 t& dif ding(i,j)>0 %ding 表示订单表5 v: f( V' k3 K- f1 c! `
man(i,j)=11-ding(i,j);
1 W( h; ], h. nend
" \3 k1 ]% E; m* ]7 A  o. Qend& Q  o$ r2 g" |! p* b, G$ R
end
* Z# t" k! h1 m, ~8 Ntt=xx.*man;
1 m) R$ l* m0 }/ gts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值0 L5 |' q' p& d# \2 x1 v& ~
tt=xx.*ding;! Y  c; l  p$ v" x( a$ p9 G
tt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小% w# i+ j+ M3 j, Y' B! z
for i=1:10008 F2 a# ~8 U  @4 |1 U4 b
k=1;
( T) ~9 w, f* gfor j=1:100: f' u. D- Y, ^! Q
if xx(i,j)==1
9 o' H4 ~* b9 [d(i,k)=j;%d 表示发放表; ^1 a6 z. h/ U5 E
k=k+1;1 I8 D- U( X  d4 w0 Y$ i* L& U6 {3 U
end# M3 m% j0 W" o5 B; v
end
1 z' i0 o3 n( iend( a, |0 e$ }/ H- s  g( t' z2 X
for i=1:1000
5 T+ n$ D/ \* [% P( ~# T) Qfor j=1:3
7 z% h* z+ v# ^) J; Y  r" Eddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字) {9 [. I+ \  v' z: e( N
end( {  I: I' }3 g% j. e
end. a' R8 W( h. \" T
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数
" t8 g/ b/ s  Z2 ufor i=1:10009 K" ^+ f, ]3 O3 _2 N! Y% c
for j=1:100; {' T* J) X: y' a: |. p
if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)
' }! b& ?9 g* K# Uk=k+1;/ |6 p5 T+ `& L9 X1 k
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文, T# `; Y* }& n% W# L4 O& X' S* I+ m
12
/ a+ X6 u( d& _4 O- v: Q1 E: I+ Cend' }& f6 a7 ?6 v. f3 \
end" Y+ y4 A+ N5 d( A4 P  c  m
end% l3 q0 g# _" F) s- G
k
, O7 i0 a' s- A) t3 r2 h2、问题三程序
' Z& \* D! k+ M  o运行软件:Matlab 6.58 O  J* F4 |& l
运行环境:windows2000. ?! @8 U& I3 D6 ]
c0=[ ]; %输入在线订单表2 ~+ D9 g' B* I
n=1000;c1=zeros(n,7); %%记录j 号会员的信息,c1(j,1)-c1(j,3)表示会员借的三张碟的号码,) o7 ]1 K" L( q- T) a9 I5 V
olddvd=ones(1,100)*n; %c1(j,4)表示借的时间,c1(j,5) 表示还的时间 c1(j,6) 表示会员的类别,
1 T% w9 p, U. D8 r5 rc1(j,7)表示借次数" s% y3 I) }" v% l/ c0 m! H% W
c1(:,6)=unidrnd(10,1000,1) ; % 人数分类 60%会员只能租二次 40%会员只能租一次小于 6 为第一类
8 j$ ]( E# o2 E& g6 ?$ ]$ R, c  ?- r  x9 G: G
a=10;b=20;( H% {. ]; C* ^5 _5 X' ?/ a
yt=olddvd;
* C  k" Z' Z& v7 C3 s; Pfor(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟
7 q4 \9 Z- r+ Dfor(j=1:n)) x7 s" a0 C+ b* w# n
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟- p! i+ d$ C) H: \
if(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end
3 T0 w$ U2 L  D7 a3 Z' b1 Z$ I+ L+ Zif(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end
2 L# o- s+ }$ S2 k# `if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end
! u! P1 X' P6 }) I7 K# _. tc1(j,4)=0;
, |9 S( t3 e& K& Send
/ I. z; H( U0 U* p8 f/ @if(c1(j,4))continue;end %以下可以租
  A! T  p; \  oif(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻$ h6 m4 `, V7 |; t& z
if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租
( `5 ]8 V/ t+ }: s9 X  `if(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到
6 A2 g7 @- C0 Ac2=c0(j,;%以下开始租
5 Y8 k. _* Q0 B: t. pts=0;
: [/ F. ^, o1 a+ R. v%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
$ P# b& H1 z2 Z% U生成三个随机数
+ v+ e# J. m2 ^ct=0;
" V+ a( O- w; Y9 N: p4 _2 Ffor s=1:100# n' C( H0 a9 g) ^3 l8 N; T$ s
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end! j# x4 ]& f* Q# Q
end# `4 X  E3 @1 L' `$ F
tt=length(ts);& K! c* z; L' n
%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数
9 ^; v* ?) Z" B; \( }! i0 X2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
1 G; a, L2 U) M( U6 ^! Y. R2 s13
8 v3 |0 x6 g, Z9 V2 N/ y5 o6 H%ts=1:tt;
' h& e; W! d/ z' M* Nts=11-ts;0 ^; p2 t# y2 }5 S  s0 W; C3 q" H
%生成三个不同的随机数,按照概率
  ~) L6 @2 V) u- Ctm=sum(ts(1:tt));
8 R) @) S0 A2 D5 X$ Ut1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数
7 j* x, o, r; ~9 B/ Z/ pt0=0; ss=1;3 a) K5 P& B. `/ f6 g# t
while t0<t1
6 r/ i# z& \* x/ y4 _" P, Pt0=t0+ts(ss);. |$ Z2 i% v. H+ D, p6 @) @
ss=ss+1;
" g* s' }' j7 e+ R$ }end9 ]5 C3 C; R" W, W. C
ss=ss-1;
$ r  e) e, ^( w7 w  }. I+ [sj(1)=ts(ss);) i0 }' P8 G' v) c/ n$ f' R% Y' `
%生成第二个随机数
- m0 ^. G1 O$ ^" N: D  lfor r=ss+1:tt%删除
* W$ ^/ ~) I0 C: J1 ]& vts(r-1)=ts(r);
2 O7 ?! f- h9 }# |8 nend- N: N5 S. Y: L: p% a
tt=tt-1;
/ z! _, |9 _" X$ j' S( ^2 w2 Stm=sum(ts(1:tt));& J2 C+ n* r9 Z9 o0 `4 a. z
t1=unidrnd(tm);/ b" y, j  D: ^  ]) K5 r, n
t0=0; ss=1;
  S7 J7 k8 V* {while t0<t1! ^; U+ d4 ?! ^. I# T
t0=t0+ts(ss);* r0 g' F9 ~+ g; r' v
ss=ss+1;1 X  q/ T  u& n4 I* e
end# {$ M. @& m6 u$ h* X
ss=ss-1;
/ A5 p2 N0 s: N2 F; i. o) O2 H7 dsj(2)=ts(ss);
* w- H. G: Y5 M( K" yfor r=ss+1:tt%删除
9 Z& @! h  u; ^5 c4 j  c8 p- N2 Q4 Wts(r-1)=ts(r);! o. q# @. F7 Y$ ?3 f: I
end- _  y) J) I6 Y; C$ t
tt=tt-1;
/ ?/ c7 [: [* ?7 t& {tm=sum(ts(1:tt));
$ Y' z1 i% ?8 H, Ct1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数$ c8 ]  E6 z# l( Y
t0=0; ss=1;: O$ K4 R9 M6 O. _4 V, ]; ^3 P
while t0<t1
$ r3 A. {" b! n" c$ g7 Qt0=t0+ts(ss);( N. O. ^0 E0 L$ B5 X& @! Z
ss=ss+1;
0 @: ^6 j9 a6 Y2 zend% z% n/ j; b% H9 b4 L1 ?
ss=ss-1;
+ w; p" j6 u- F5 ^sj(3)=ts(ss);
, w- y6 @6 v$ E%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
5 |2 a' p5 C7 C" M! T( r& ^( B- Ufor s=1:35 k% T2 J  b1 r1 L1 x! v
j1(s)=find(c2==11-sj(s));
# @" F0 o% s  ?c1(j,s)=j1(s);
7 Q6 Y5 a$ Q0 U2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文" z& e$ X# K+ x; ?3 \  S% |
14
. ^" Y' F: U  L+ a- F4 tolddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;" F# W5 P2 F7 z
c0(j,j1(s))=0;
- J- H3 h: ]5 W/ H6 F; V, xend3 s3 a: I& }( Z' v- [2 @+ O% }# P
c1(j,4)=i;% m: S; V4 K( G+ u
c1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));
, e; b6 v- e% P3 H! l  }1 d. sc1(j,7)=c1(j,7)+1;
$ f$ F2 D4 J5 U- P) |7 J: l9 Zend
3 t0 _& |2 `; j# w* nmindvd(i,:)=olddvd;
, U) _0 [) \/ \% Nend
- {9 z! V3 Y7 l/ cmindvd1=1000-min(mindvd);& ?3 d8 Z% W7 B# U) n) S# b6 W
sum(mindvd1)
发表于 2009-9-7 22:48:19 | 显示全部楼层
发表于 2009-9-13 08:22:30 | 显示全部楼层
还可以 不错
发表于 2010-8-19 20:37:11 | 显示全部楼层
表情符...............
发表于 2010-8-20 23:07:17 | 显示全部楼层

3 B7 p; v* v& }0 M' i; J2 y先顶个
发表于 2010-11-1 16:52:33 | 显示全部楼层
那些软件是不是很难学啊?
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