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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2 ]% ^, I$ C4 Q
19 i: I  e; P  y% J2 F
DVD 在线租赁的研究
+ s; j, b, \+ o( U! Y* k8 c尹作龙,姚明,金伟
3 n8 V! _. q; C0 x. b指导教师 汪晓银
+ X; j4 i4 f+ [1 x8 E[摘要]:
3 p" H6 }5 z8 h8 h7 t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  B/ k6 U1 @8 {; ~( a- v+ ~" R
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
; E' I  d( T) L4 v- p4 u& E3 A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
+ d; M% Z$ T; F, U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2 W( `7 f2 Y* ?% x* Y3 d& a
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# S3 i; E7 v2 v% {. N; N$ b) r
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' I$ H4 S4 S1 S& _
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/ n, v+ S. T5 Q7 w0 E
下。
. f7 x8 ?5 f# ]! ]DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5) P% l5 k5 L  V7 w' {
一个月内至少 50%* p2 w, V4 Y& U$ W& f' a: N
看到的最少张数
- {* ]! x3 a1 B4000 2000 1000 500 200
9 U/ {, ?: l8 o( `  }6 {三个月内至少 95%
2 }5 A# t+ a0 T2 i2 V看到的最少张数* p1 o& w1 ~; U6 `2 q4 w
2534 1267 634 317 1271 W3 k( A% N$ U
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
' F0 z' z4 K1 A; N  A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
8 Q9 {% ?' {. k% \- 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
( f1 w2 m# u$ y' JU 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' s& g+ h. d; e! j
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
1 Z" [; M; |. j) w  W6 y  h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
! @" k2 U! q2 A% q& N7 r, }0 o预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。3 @: s& ]; R" Y$ a% d
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,
) Y* ?5 K# t2 H. H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。
& a$ Q+ j" q  H* ?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( m' v% U0 y: c3 L3 h' q$ J
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- k+ F: ?4 L8 s
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
: M6 ^- S; ]7 g5 B: w6 ]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
, b2 e) m6 U0 R$ w0 ]  v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0 z4 c; m/ c: U
性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。3 ~. i. D& s; w7 [' l  P
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/ I/ S+ j" V0 F2 L' F- ^
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
- b6 O$ t1 U+ E心算法速度快,但得到的解难以达到最优。5 I+ g5 S; p6 H5 b
[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
# E. {' F9 _1 G6 d- S' }3 p  r1 r2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文! F0 x$ t! p8 F
20 X6 @' O% M9 A1 l! Y7 X
一、问题的重述
, Q0 a! c/ X1 a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
; @, Q  ]/ y8 ?# y1 ~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
; I4 j9 N# k1 a0 T8 k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。
" m7 D! s8 e+ v) n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
, c' e) i- b* @* n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$ d' L; Q5 j) a
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:& q" r! J: k: `0 a
(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
# H* b) r1 v" z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
- @0 {5 ~6 x$ B40%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
+ K: k( v' B% y" \; h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
: w2 z! R. `2 j" I8 u, t( k/ B4 ]果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?
1 N% [) O/ x- n(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
2 I3 \7 A  _: y+ S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- y) N# }3 }! M" h3 S1 T
出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。% Y! s7 K3 @$ I$ K6 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* R" k/ S; h1 y6 B% T6 n
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% d3 y: k4 p1 u& K5 Q4 n( F& X0 J
月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
- H3 R8 ?) q  `5 m9 v! x# M(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
. g: P/ G: v. [  B' }8 ]7 W& o" v2 }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。: K( ^$ {& Q% H0 D: H: P- {
二、问题的假设- y  H, C! [9 e( T% F( j1 `
1、假设所有的DVD 都不能拷贝
" i$ b# I, B1 }: g. O2、假设调查资料具有一定代表性
& c- n* O5 P, j" [/ g7 |1 q0 V3、假设所有会员自觉遵守会员规定2 d: B* c# j4 i. ^& Z# j9 Z, j8 v  s
4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计
1 Z& y" N" \* F- W5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关+ u5 P+ L* g  i6 {) G9 x2 W
三、符号的说明+ d/ ~6 `5 X# X$ F8 W2 w
符号 符号说明
  _0 t% ~. p2 a) I4 hV 该网站拥有的总会员数; M2 j  W4 Z8 b, h5 r
Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况' h7 H3 z2 r. w
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度7 Q. M0 D" \0 d' s
yi 第 i 张DVD 的现有量
- \# H* Y5 ]5 V5 {7 ], l# L9 I3 u! dMi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数
) O9 q" |( e0 T1 P/ H1 YPi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比% b1 w% W( a* t4 k- I# f$ Z/ Z
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文2 d, s$ |& x1 R% m4 |( K# _8 f
3
! i) [, \) J! B$ d/ k% A% T  m. a) CR 为满足会员要求的百分比数
  O4 M* Q& @% h7 W& s/ v3 O+ uU 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高
8 i/ ~! v+ m+ G/ ~5 E- t四、问题的分析及模型的建立及求解( T  G4 U" X5 {" q. V, F- b$ Y( p
4.1 问题的背景资料
" o/ N" X; M% PNetflix 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 Y' O& v- |4 ?/ ^. T4 J
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0 W1 s$ _9 p. \' k0 M* _
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
' }% d' G& Z+ d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
+ {0 j4 @, X8 X( [- s: J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
+ E3 z7 k8 s# C1 g% ]( {1 |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,
2 Z4 o0 _" H0 Q4 T7 x% z既省时又省力。. c8 @$ C" l; X' f' ^
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4 v6 B5 Z, }% E
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2 Y0 U8 u9 [8 |+ a( R" H5 B
了676.5%[5]。
7 J5 C. p2 B) |4.2 问题一的求解( L+ u5 P: f% j7 j
4.2.1 问题一模型的建立与求解
2 w2 }, M; ^( I/ 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
- D6 s! b" t/ A- q1 ~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# W. B6 T5 F7 r% g4 d
从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。
8 u: K* h" j+ ?- I2 n6 T由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1
8 Q: Q: k* n) F表 1
" V$ ?& Z7 F9 L类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数
0 B/ u$ c& c) TA 类两次 60% 60000- n. B/ G$ b8 Q% @0 D
B 类一次 40% 400006 a# ^% Y/ L! w( K/ P! v
考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:1 L' V7 D. L+ O+ U/ U& P
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;* B1 P5 K* h# F7 i, X) j6 K
B 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;* S1 f/ @& O! q3 ]3 K0 @; B2 ]
根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:. S! t* e  f4 L+ d
93 D; e5 [4 K+ n* s( P' y! r
2. ]5 ^4 i. ?( ]) k' n5 C: Z
15 3
- l# O; B# q0 M1 =
7 n3 t3 I  u4 {; Y2 k4 S+
' g& G! q( b0 v% tEX = 16.5
/ e- C: Q" Q! ]7 h% T2
7 |; P9 A) y: x9 |! q2 p, t. C30 3
- v* A' u9 i2 T! X" r2 =
: P7 w2 i2 m3 [1 L4 |( H* k5 ?+2 d  r  @; B) M% Y
EX =. I% J6 V$ g# R! @
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' T' C4 p# ~+ A( x  K% Z
DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,
! F  X! @, v+ m* b那么:
6 i& U1 W2 T$ R, x在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;
, v3 D1 T& B9 r9 o5 k$ a在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)& h  G+ a  ?8 ^0 U6 p9 f6 h
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
% W' M; J' F  q+ d- E' YDVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):
+ `6 B3 x% Q. N表 2
# z# o6 g+ ~! t! ?; F! ?: `6 @  E& l2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文$ [: G& x) _, L7 I) q5 p, u: K
4% r$ R' _) Q, g* V- m
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5' R7 b) F, S1 C6 Q6 C* w
经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%8 I6 H* y4 z4 e+ d  |
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。
/ u. x8 K4 T. W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$ G, ?, H  n4 o8 a" J  R
员数)。% Z& q8 c/ u! V5 g
那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)+ v1 |, r2 W4 q/ u7 X3 C+ W
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;
8 W1 h# v1 s# W, o求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):
) D/ [: z& @; z7 T5 P: L表 3( g8 g/ V# A, `" V# ^0 m2 [
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5) U" ?! A1 j9 c3 B9 z1 F
一个月内至少 50%/ F- Z' |( B$ v( o5 H: U
看到的最少张数
/ R4 _" @( z3 v/ p4000 2000 1000 500 200
# z6 L# J& i' a4 k. E; ~三个月内至少 95%5 w0 _+ g3 e" J- L8 G
看到的最少张数2534 1267 634 317 127
6 F. x' Q* z: |+ ^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
' q( }- \4 f2 [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$ \  x. d( M/ C
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9 L* G, K( z! S
最少张数为2000 张(小于4000 张)。
* ?/ j% R6 @' {" @. M* G% U8 W4.3 问题二模型的建立与求解
# s0 U3 u# t/ \4.3.1 问题二的分析5 O! m2 Q* B' ^% Q
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
0 @) ]0 ~" L4 ?* R) m- Z+ b! }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
' s: x5 g+ [/ {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
, [9 E6 `8 X0 S员对DVD 的偏爱度为:
6 a- _5 v. Q6 Q: u1 M: W6 b8 r+ Lïî+ J) w. ]4 p" N2 L2 s
ïí ì$ R3 r7 U& u9 ~& i) Q
¹
# p9 @- M( I" d% ^" N$ E=& u( e; [+ I$ F: |0 Y
=
" `  a! i/ L" |- n' P7 F, 0+ p" X$ k. n) V4 }% ]( i; i! [
11, 0( p1 ]  Y7 w7 p. Z  h, N
ij ij
9 x! n6 Q. o4 }6 Y2 m8 r6 ~  x# rij
" j$ d: v( E! S$ v/ U7 I6 f8 Gij D D
- b! @" ?  }8 x) K! T* e; pD
8 R& E( F1 z' IDL
; i$ M( w5 k# }1 s' Q* h4 B9 z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9 a) |1 ~1 L( }! U. `
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
8 R, i3 Y# Z6 k6 [3 V3 c第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。
: T4 z( t1 w* |  Z+ o4 I4.3.2 问题二模型的建立' D+ b/ a' U# e; ?$ w2 k; K; ]! [8 B, K
会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå
, s/ ^. w0 ]* H) K  O7 s4 X= =$ [. L) p  V# _" _. o9 c  p
´
! V$ M. `( \1 C" {) ~1000
2 x/ g, {3 R: P: z3 \3 G$ z1
: v! H6 a0 b: }) u100
4 I% f( I9 l3 C0 F9 z9 E# N, N$ `17 B: @- t; r% N" l; E& E+ ?
min
$ _, s' F8 N; ?, P) T% _5 Y) Zi j0 X& X3 M5 }4 [$ W5 [( i" _
ij ij DL C3 T0 v5 E) V2 @+ q6 m( L4 [
0- 1 规划模型的约束条件为:
& D1 D" D& F; _8 t* ?9 R; Q; D1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;
2 j, K* Q0 a* p2 W# `2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
! ]+ Q2 \3 {& r" T7 m0 y由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:
' @/ k- H" m3 }3 j0 V1 n" K9 w2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
& [- J; B! T: O( D5: n/ R' I/ ]$ U
ï ï ï ï! P% |9 q* i. S0 v
î
& r' N) x2 B) d0 `) D5 sï ï ï ï
2 h3 A4 R0 W; D; L( g8 f* w+ Uí
" h7 q7 k- |- k. j: k/ Rì
( N2 }% _% Y( `% N+ S, E  t= =
, P/ i9 k; Z1 C' F* |£
2 p9 _4 @. ~  P* S=
9 _0 B+ }: h2 W=3 M; j& D, ~" J5 [
´
/ W8 r; y- y6 Y  a$ c1 v  Yå
5 ~+ `! y7 P2 U5 e8 u& ~1 z1 A" {å
6 ~% W1 q5 R! v- oåå
& T" U" B/ {/ I. y# b3 C8 s. u3 T- Y=4 m8 _6 f# w3 S3 Z. X1 P
=
% y/ U% E  n3 V= =! d8 q- T+ H/ m/ z7 r0 M6 b
( 1 1000, 1 100)
4 Y) I& y. y8 J3( T3 D% u, z# M
0,1
5 F5 ~8 H3 i5 ~; D" j& a- J. .5 B, E; F6 X. t- G
min8 z6 C6 i4 i& v- p
1000" r$ ^/ B3 H" r/ r- V" ?
1" D9 u$ w5 J5 C- y* p' p* }9 ^' _+ w
100% M; l* J6 ]  S9 E7 o$ m: L$ x
1
1 r# A) O3 H6 Z( o% s5 p9 G1000
$ ?$ }- M: X) ]1 M1 x/ O! [1
  M" r* s. e) N8 Z& e7 Q; s+ p4 j100  K) k6 J9 ~6 l  q, J4 j
1
2 ^4 I1 C1 v; Z" \i L j L
% Z/ {; L$ f7 q+ gC y
+ _/ k( M$ ^. D+ B+ LC
% s5 K9 f. e. f: OC
5 B4 Y/ b8 Y, z7 {* q3 L" U' fs t
, w; X! p1 R) l- @6 M3 dDL C5 s6 W. h( [% b* W0 q/ c1 a
i
0 ~5 B; k- W( m  N1 O% D- u: ~ij j& ?% N% _1 q4 r! f" M
j8 ], h. l8 J! Q9 P$ g
ij
3 X! w6 f# s* X5 gij/ u2 d% e$ i$ F5 h2 x# e
i j3 m) }; o+ ?- p1 b0 x
ij ij* v( v$ }1 c# Q: y, y3 R7 g
4.3.3 问题二的求解" n2 L: F& H& \: a
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
$ q, b; i7 a! ^* @3 y/ a/ v2 {# fCi,j 求得总偏爱度为åå0 a- n$ y4 y7 ^8 c8 _
= =
' [# W6 o, Y6 f" v8 Y/ D% O= ´$ d: M$ z$ g2 K7 R5 X
10008 D" {1 b) G9 L5 [
1
% B# y* y  N1 I7 V2 t8 y100+ o4 I$ f% `  z# E6 R# X( f
i j 1/ \  c1 ?: z% X( A8 ^& u& u! @
ij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求
4 `( L1 P: u; V' y8 q5 x1 l7 E预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:
0 \; j) P8 S; ?0 R  i, ^表 4
0 u, K0 X3 {* L) u8 t, B会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010
$ x: B+ ~$ A1 k) e, Y: \1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)
" s* Y( m3 v9 q2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)6 q! V% v2 d% q; K2 y* Y
分配
1 u7 K  j+ x* ?8 S, p7 gDVD 的
6 \' d) Y: q* k0 |2 ^+ ]种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)
' L5 [" m$ A8 P6 f: K+ |% o5 M! O8 M会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020; \2 Z! H) i, J5 {5 o
1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)
3 S+ ~  h8 I/ X1 F2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)7 r, M4 Y! R2 Q
分配
" B  M2 X% T8 T$ iDVD 的
; l3 z1 g( b( A$ p' e2 _种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)& T, G. {# T2 b4 U2 V
会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030
6 a  J- b) t( P& G9 w& o, Z1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)
$ n0 [! I, e6 P$ p2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)2 \5 B- }9 {* K, r9 a
分配
& _' Q4 a3 Q9 }1 g4 m8 D) [DVD 的
9 ]0 [6 y6 a" S* e$ r/ f种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)0 j) d9 N' [- I3 Y! M6 r
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。
7 }6 S9 H% x1 S2 v) g/ ^1 L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. N+ ?& n. L! E* u
1000,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U
8 N1 f: R& d+ |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。
, ^: V% y2 w" W: B( k4 I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8 j; K# W, R. f' c; b: v0 K% C+ T. d
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,# a6 |' q! k6 g9 W: B* Q% _
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
% m/ H( i. a# p. L8 `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
$ ~8 q! e4 x6 b' w7 f& `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
; [0 E+ v, l& E  y1 f! M了没有订这8 张DVD 的会员。3 v; ^, q1 M/ Y& X: @6 X* O
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4 z, y, Q+ b0 D6 ^3 c
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)+ m( ^& _& K# s$ v3 A( X
4.4 问题三模型的建立与求解
% g+ U) k2 E: o' i& i0,1 变量
3 ?! o, n: t" d- c" B, m每位会员租 3 张DVD
# d; r1 e6 g& m' x* GDVD 现有数量的限制' C5 A0 F# G# h" _
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文8 V2 f) s6 m7 ^9 l
6
0 x8 P3 o; p! c6 C( y4 K/ a4.4.1 问题三的分析及模型的建立
6 w- }& C1 A# e0 G5 S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
% i- n6 {' m1 i- F9 b会员的满意程度达到最大。
8 P- {  ^  Q4 A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
- W1 e3 L, n/ N- Q: T. u# `! _记pi 为 1,否则记pi 为 0。
6 |. s( M1 k/ A0 B$ U3 fú úû
5 _8 c: l* i: x5 f& e0 eù* B/ Z* B! E3 W+ q9 f1 Y, L8 K
ê êë
" |( ?6 V4 C9 s8 a- Gé
9 k0 o1 z. y! }. A- Y÷ ÷ø
! M; O: `( O0 zö6 {) N0 v& n$ x2 L; |1 u: y" Y' x
ç çè
2 ~) g7 k2 J/ F, f$ h( `: gæ
5 W# e$ K( n! j; e= å  y+ G! P5 @) ~
=
) o4 Z* X! ^, `! l( |32 p' Y+ V  h0 L  {
100! S  T8 e4 Y; V, @$ Q2 U
j 1
1 R' f& I2 J& y6 e1 {+ Mi ij p C (注: []为向下取整)" D* [+ v- Y/ U3 ~+ u' d4 T
要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000: a. O9 b8 {5 G  \
1000
5 ~8 j# R. _0 _: M2 i. v! x1
6 d8 R- o; ~' U( H0 k1 d$ Z7 H1 V4 V´ = å
. `' I5 h/ O9 ?- Z& Z& ~$ H) }4 o= i
! i4 E( J. A9 ^. u0 Spi  ^7 H8 V; B# ?
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:( L! W. s  J6 M
ï ï ï ï ï ï8 w0 x% G9 T5 c
î4 p- _+ C7 j. Q: M
ïï ï ï ï ï
% X1 b9 Q9 \* V$ B7 Tí/ R7 [) ^8 a% z, r) L( ?
ì
# m; l% R* |2 Q. O$ L5 Z= =
2 `  O0 R. k+ b. d. G4 u=9 {/ Q; w1 a! u$ h0 W
ú úû( |* E; E+ L# H
ù
& g# D( D0 D1 n. d! K8 jê êë7 F2 w- A9 _9 Z) M
é4 q$ ^; E. G" V3 m% i: G
÷ ÷
: W/ Q5 D/ u' m' _ø6 F. D% J$ T: @6 k- M$ T# V  Z
ö& p3 ^* Z3 R+ v" O% a
ç ç
9 e- X2 E6 ^6 p  V+ Z- S# ^è
+ s3 }1 q$ h5 Q! k. ]7 c4 kæ: R4 L' u6 f0 P4 G+ M/ @% N& ?* h/ F
£4 }0 u5 p$ ~" W
=0 j: T9 J4 u9 c1 N& J# U+ @
=
$ g1 k! y7 K& F, ?( }& {+ P7 n´
8 H2 {# [# j/ \å å3 r3 E( h+ M  d
å
- K! s7 `) p, h) o0 n7 S0 A+ V' |å
; v1 K4 k! j; B0 F! qåå, J% ]4 q4 Z' A
= =
2 H3 t% U2 R. l=9 @) A6 M* I4 `  D$ R
=
  B% @) X' }! Z% {2 r: P+ q. l2 \= =3 ~3 I4 d+ N; [. j! [
( 1 1000 , 1 100 )# e, L$ l+ N4 u+ t9 e: }1 P
3 0.95 *1000
. Y( ]0 h/ U+ P; L. x$ {' j5 R  c3
% H* K7 L( J5 r3 l8 q, J' S0,1# \7 k/ ]) @5 A6 l% E1 I5 f& C
.0 Q( o( R6 w: R8 ?, p* g
min' Z. n) ]6 c$ T* j* b
1000
5 k4 H2 z" q2 |3 t# @6 _( }& l1# K' p0 j! o5 X
100
8 |5 v7 ~. W' q8 w* ~1
# t, t, ~# p, s9 B1 G" F8 L1000
# k. K7 R/ q9 P/ Z2 B6 ]1 ~1( f6 V& U! A& Z/ K* z0 {; c0 R
100
- X- z" U+ I' e5 O. a' o4 f16 S  ]3 j8 t$ T8 F' I+ `* P
1000" `$ T9 |/ G0 N: a* g+ d
1* h. R/ f* s$ q; J& E
100' A9 q3 J% V! l7 C# a
14 {+ P0 ^5 T! S; [, `
i L j L7 A7 K" }% m/ V+ B0 K
C
; w" Q% A- U/ W( e- O. TC y" r  Z0 s) E) m# d, I: l; b
C! ?! A- m( O+ }. B& |
C' k. h7 w: Z+ k, _3 |( B, a
s t
9 ]  {4 X, n( T$ ]6 ^D C! P% h4 ]0 Y3 u. l+ v0 _
i j
* R4 x2 c- }* Jij7 m+ D; y1 S* d7 K# A
i
" c" R# ]1 O. q) fij j2 |; a7 {& d' P0 f' ~
j2 L% m/ j3 o6 T" Y! Z
ij' m, j& ~/ R, ]
ij
' H( W  j5 D& |7 k5 Di j
( i# @; c3 E+ X  |1 |ij ij
0 w1 t0 {" j' G$ I0 O) d$ R5 q. D4.4.2 问题三的求解
5 w* s9 c& [% ~( |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" E' N% {% T. E: S9 P
如下假设:- J( F4 d# x4 n+ b9 l: B+ ~
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
9 R: H8 _6 v3 m$ o- s还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。
. {) p# e' b1 ]2 Pb,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
; m, T8 D8 p0 p7 m+ o  P(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) }/ {( I) J( O; U
&aring;=2 H" J8 j  ?8 f. Q' u; q" y  k
-
+ m& K$ w) v8 \3 \-
) d4 @# D& J& o( a( I=/ Z' }( p6 u0 Q% A
n
. q' z1 v- \. q% gi i
+ X1 @5 {$ s" ^/ kk1 _% _6 N2 `( ~1 }. n
p k0 z6 r2 V8 E; g0 ~7 L
1 11* m! w- x: O" V& K' L% [/ V
11
$ X; l% v! d+ E+ l9 e( ) ,1 x$ f, f) `2 E2 G8 l& \+ W
c,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,- E1 O! C! ^% Y* ~" H
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
( d0 N  |  ?# v5 S& i' u求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。$ u/ l" M1 w9 ?$ `6 f0 a
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,
$ m( C  F! d4 S, y& o其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):
- ^7 i, Y1 o5 }3 M/ `" I表 5
+ b, t6 f; I' Z2 F& U5 AD001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
1 |* [& R' o# X2 b* J3 B9 F$ T' v9 RD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
& Y" z' C4 X9 H0 u/ ]! C( \' }# r. ED021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35
1 s: w0 B6 @% L  H+ f( E2 T4 zD031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29) x$ Z! X5 `: ^6 @
0,1 变量- Z6 u  t  T' J" m/ ?' D
每位会员租 3 张DVD
: V# c; z. e$ K' y" f5 X# JDVD 数量的限制
9 m# P0 }, S  m7 O) b  i0 q2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
- ]) Q' e1 D6 `9 X1 j$ M7
2 \+ `+ z. S# D: kD041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
7 X3 U( G5 E1 i; `. Y/ TD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 388 Z+ X$ Z2 N$ B4 ?8 }0 g! T
D061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36' v3 b" A/ w  \
D071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33
. o2 O7 ~( z( M( {) w6 ZD081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32) |  }) T. K! k3 E4 j+ b
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
4 z9 N2 _4 _$ P/ v# v' \* }2 l9 ~9 o总和 3086* O# Z) V! Q3 K, ~8 H
Y
1 N# A5 n5 `! v' pN  p; [& b, U) o7 X' ]
Y
" G4 ?9 C% L9 |9 S1 UN. ^/ W* ^$ B' ^
N4 m5 C" z6 k' H. F. e; p. ]. w
Y
8 ~5 E) J! x2 c" MY
' i0 Q6 ]- @0 l/ gY: E' l. k6 l9 ~5 ~- n/ C' D
i<30?
" a3 d1 v/ W+ T* o! Ri=i+1 第i 天
4 e9 j  Y' `3 e3 M" s" G$ ij=j+1,
) R, _( k; r  {% ^1 [9 c, e第 j 个会员) B# v: V  [$ o" d6 C; a: N
j<n?
6 w9 d4 t) J2 `3 o会 员 j 是否还( D3 i- ]/ K4 m& U# E0 ?8 \$ E6 z
租到DVDd1,d2,d3,7 e' y! F3 A; ?2 [$ t
D(d1,d2,d3)减18 C* _# H/ Y/ A/ r7 ?8 @" i& x
计算 30 天中Di
' G1 X% }  X* ?* `8 o的减少最大
6 h: a8 z5 F# K5 M- X! M5 p( y结束3 b" S3 u5 Q  M6 W4 j/ w
N
# f- v$ L) t) J1 n将 1000 个人分类i=0,
* T9 y- ?- U# R6 o' vD(1..100)=1000,5 H, ^9 x& y3 A0 |+ T9 T
j=0,n=1000
6 a6 Y& N# W, k. `& e# b/ R. P还回 DVDd1,d2,d3,3 b3 a) Y1 `+ F, r: A; N  E) J# }
D(d1,d2,d3)加1. C( @; d4 }/ [
会 员 j 是否租4 k0 g$ x6 S' R; g& @
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
3 a5 o+ @% F/ x2 y* R. e: h9 t8 P8" P; [! H% [& B& k( T8 Z, e# g: G
图 1+ a$ D9 P2 T* @  q, Z
4.5 问题四的分析+ L. Z6 z  O- w1 f* ?9 w- I7 F
我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:( Q1 p( Q2 `7 X0 x+ P. R5 [& f# t" W( L
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: x5 |( V/ ^& |% O
情况?: @  T) w- r8 D# }; X, T' z4 m6 @
假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x56 T" a( t) p' `7 M
对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。: c) ?/ Z% N/ e, {  r5 s
以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:) D9 K1 a, |: j3 l) h
X(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}
: O0 e- g- {- [={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}
  f7 D5 K: m0 [5 r* ]& I={x1,x2,x3,x4,x5}
6 B9 `. y& H* ^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" Z2 `; J! M9 X9 j; p0 H+ a
(即1—AG0):5 t, z1 e; r. T5 G% _1 j
&aring;=- v# e* _/ J- a
=
% C# j0 v" D0 E# P8 f9 d. at
7 A7 Y0 j& ?' i2 p7 y1 Km
# b" G6 {5 b% Y6 [! xX t X m) q! p# q) D/ h/ l
1+ F7 O; H" j& l& B
(1) ( ) (0 ) ( )9 k+ U! [% g! {. h, a2 P
。得到生成数列X(1),如下:& [  h2 i$ s5 N7 j5 v
X(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}2 A+ n0 V7 f* M. X3 }5 {1 }
={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}
$ \5 s; ^' o* `9 R& `2 J={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}8 D; D! I; u& o& f/ V. ~: R
构造数据矩阵 B 及数据向量YN
# d* n& ]" G8 v+ m% Lú ú ú ú ú
* V$ q2 q5 b$ q! u6 k&ucirc;
0 }- T& A4 B: G  z+ L  p7 u# pù
" e0 i7 v! z& dê ê ê ê ê
" U2 Z4 T( y- w% y* I' F) l&euml;
2 }8 O2 \; y# ?. F6 j9 Q# {é7 }' F- w  Y9 w" V0 U
- - +
/ @( e4 G' C0 W- +' H  {) H4 v' m
- +
* n+ m' }9 e) u7 o=- Z& k: X, I/ u, V, n2 j
1/ 2( ( 1) ( )) 1* B8 B5 C$ `; i& H
1/ 2( (2) (3)) 14 ]  l: ?1 J6 V2 a( G  h
1/ 2( (1) (2)) 1' Q; _2 }/ g) R' N, ^) Z
(1) (1)/ G( c" w; u# s2 X  z7 M: R0 m
(1) (1)6 n  h: ]. t! j& g1 I
(1) (1)' v8 F) P! H: L1 B
X n X n
* A6 x8 {2 s* v5 ]9 BX X: N1 X1 _: p& y* Q- f* I* a4 {' g
X X' G" V! m5 G% E0 ?5 K8 s
B( d* C/ k6 o: c" ^7 X' G/ p
M M) i" i# z" @, K. ]0 A: @# L" T
YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T
0 \- ~' c0 L; Z8 U6 [7 a6 w3 X: S0 g求模型参数a :) J6 N; K; K- ~
N$ m0 d+ A/ d# z; f7 ^! R# E
a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY3 ^, S. b+ L. W0 G3 |& d( A
建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:3 c+ i& E0 z9 ^  X8 E
a
  L" |$ z$ G! a0 x& bb$ t8 W9 Q5 Z' W0 e" Z7 W4 y
e
4 D0 h1 o# Y( p' ia$ \5 k* P8 ]  A* I) c
b' U2 i8 {6 q' h6 u, |1 |: U
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )
5 v% }$ o% R+ Q" d模型的改进:6 j8 V4 W3 P9 \5 Z# H
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. j8 x& j; p( W4 Z+ P+ l  j
写成:
) l7 Y5 ]4 E! u3 V; y+ i6 c2 wX (1) (t +1) = Ae at + B
7 j- \- z, q: N2 p  j9 `$ M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/ `/ P1 g0 d. m) T8 i
矩阵G 及数据向量X(1):3 _3 @7 _3 B& P( U$ s
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
7 A/ |4 I3 |  Y* ^" |8 @, W5 V9
! P& i/ j+ A8 b  Fú ú ú ú ú- n- {& W! [" \+ o
&ucirc;
$ w8 I3 B2 ]( m  N0 X, I; L  [' a" `" Eù: n  ^. a# m% A
ê ê ê ê ê
+ E/ |8 f0 g3 L. B2 r, G" ^0 {&euml;6 I9 {: s2 i9 R' G5 b4 F4 l3 u, H
é. C1 t/ G9 z8 A2 Y( s) A1 Y
=5 s% a5 B. p, `4 a# t
- -
: |; ?, U4 w1 ~0 V4 f* R2 ]-3 T: F0 s3 G0 d/ {0 @- v
1/ z7 u* N5 n% w$ D
1
/ B  Q# ^& C0 `0 {0 G! B9 [10 N8 F/ X, l0 r+ E' H
( 1)
7 N! j- Z# G# V) [+ B3 j3 D0$ J, `1 B- x8 v
e n9 ~6 E- L6 E) s& x1 I  e
e
5 l  U8 b" O/ |e
) b/ Y2 {. f7 N! jG
3 ~/ G6 g% _2 R# ]5 D* va
- Z! z& R$ P/ |! ~! p! na
+ V6 L1 l6 F6 v, c4 u( s8 RM M: Z( P3 J' R- P3 Y
Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
8 c% h1 _8 e& y  Q0 ]& O求出参数 A 和B2 M# U3 E4 T# f4 |' G8 m
(G G) 1G X (1)
2 ~$ c- T6 Y8 h( u% ~B
. w2 R! T0 }5 o, D3 Z7 r' ^) q2 \A = T - T ÷ ÷
: F, w2 D) w9 X$ w&oslash;" a! a( d" V8 x( v
&ouml;
) Y& D! |, F1 I6 ~$ D6 O; g# C3 t&ccedil; &ccedil;è8 h" {! e* N1 }6 B* q1 o. l
&aelig;) }8 [( h0 |2 T4 U2 _/ `7 k% k
求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B
& e, y2 v* z$ W& |( K则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -
* q7 _" [3 _* n6 ?, W0 J4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系, [2 X/ g" x. j; U. _5 x
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
' L0 p7 p# X5 i# Q; Y买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大
. P+ o6 T( U* `2 S) O* Q4 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:
' \2 ^  v& E" q2 b) aW = f (e,m);$ [7 o: |% C1 b* A8 g
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
6 v6 T' L4 a$ a, t/ w4 G. q有关,设:
; I! m/ b, u6 vm = g(s, n)& ?+ P* Z6 i% j! ^( O
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi
7 L5 n& R4 @7 M6 W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& @: `+ _5 u3 e! }6 m9 p
根据以上假设建立如下规划模型:0 {( y- `& ]5 i
&iuml; &iuml; &iuml;
# A; \0 m/ X7 m" R&icirc;6 ?; a7 P1 Z* n
&iuml; &iuml; &iuml;
: T( U9 h/ e8 m  @; q! lí
4 O1 R! w+ y4 I; ~- i5 @9 Uì
* x# }. T. R# Y( ]( x% y=
3 f( U% {+ n) P; _! w5 d6 u5 |=
. Y- r! C* c# G0 D0 o=" s* o" o0 {8 ^9 k7 s/ O. |
= &acute; - &acute;( c1 g3 \& Q. y1 Q) a
&aring;. B% H+ R1 P) Q2 g" ^
&aring;' E; s( p1 h& a
=
9 L  A5 F, S& _0 W) P0 p=
2 h( g9 `1 O6 q/ ln+ b! a4 b4 P+ n6 P) Q
i
5 M8 w% T+ O1 Ai
  n/ O7 w! M0 s( S5 Bn
6 F. c& w- f; D; c: zi/ R: M) Q" J8 K2 w5 n  S
i i( J; b1 B2 O/ N* J1 U3 v% X
s a
9 M% H( p1 I) pm g s n0 C; n8 j4 E. d6 G$ r% w
W f e m
. n# }, l/ A, L# S1 E# z6 @2 xs t
, B* ~4 Q) n- J/ U4 PF W e a b( v- D9 u/ z  p" ]# M
1
0 T' x  r8 Q; q7 l1
  O/ F5 T+ y" n) o7 G3 r( C& j( , )
* A9 f1 M3 \: c  X6 M, T* |, Q( , )+ {8 [* d! ~* ?: d% Z8 v3 j+ w
. .4 {1 _9 P4 D( X5 ]; @* B
max
) T; l+ x2 ?' ]7 @- Q( C. J六、模型的评价及推广! ^! z) G& X: _) }' B+ J
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1 c* k) W1 {  `3 B. @1 G
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
+ G( M, S, E8 Q% L: `5 q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
% z0 F# i+ P; U# c! z/ Y2 d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
7 l' M2 u+ C6 K$ j& S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。+ u, d7 c# E$ d
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文* I  }7 t  l6 o. c) h) t3 @
10
* J& Q1 w. x; ]# ?% g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) {. {! ?4 N- `5 G* p  _  Q' {
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/ l  a; `6 ?% X
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。& M. N2 i5 d) {" u+ |
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。
7 n4 _* [+ j  @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- T7 ]2 G# u4 S0 Z
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% c, `+ w/ t( I$ ?3 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. N" p( C% i1 ^, |( Y
结果难以求得最优解。( [$ Q: v+ Y) A  n6 `7 J$ x
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
' O2 X# y4 O1 C, G9 h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
6 e- Z2 F" E3 o- |. A) O实际情况,但在精确性上还有待改进。# v  L) p8 m& a7 j
[参考文献]:
. M2 a. ?4 g9 j" @' Z+ A[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4 p3 f2 n% l7 }
[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0 X. k; d: D: `9 y' r; w5 P
[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,
6 h3 c; b# o  O! c8 x" ?第17卷第1期:72至74页,2003年3月/ ~$ Y2 n% p9 w; ^9 A" z
[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
0 r8 M9 x6 C6 w4 J$ A9 e[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日
, v  B/ ?/ g2 w/ \( u[附录]:; f0 T( }9 t" _  b/ N, W
1、问题二程序:
9 ^, ]% }4 T' z( X) b4 Q. u( b运行软件:Lingo 8.0
# R4 H" y: |4 f运行环境:windows2000
% N9 n" ?: }( g5 g2 ?9 \+ k# e运行时间:24 秒
4 f) t. l2 O. |0 ^& e+ mmodel:: t" q) f7 z* o6 C. [: Y2 O2 p
sets:. {! [0 U* o4 |. g8 g5 L
cd/1..100/:dvd;! Q3 h( q3 n( L7 A& @% T4 G, X
ren/1..1000/:people;- G* l5 r4 A/ c" I
link(ren,cd):c,b;/ P9 @) a! P$ u( A) p  N/ S  i1 @
endsets- g: N8 N  o& P: x9 j
[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);1 \3 k/ \0 ]: _. s6 ], ~! P
!dvd总数的约束;
) F' U  P  V$ |3 l  b5 w@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));
) y- G7 Z) ~, Z  a0 Z!需求约束;
" R; V% I; n. p" M; X4 k& b@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);
- N/ H: p# a) Z5 C@for(linkbin(b));# U' R6 @# X; c( D
data:5 e! n$ ~; S* x7 Q9 d4 \; p
c= ;!输入偏爱度;6 F9 _4 \9 P% @' R) a
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;* i: j: s& b( x4 l7 p& s6 n
enddate) {5 J* U$ |- V' T, U( ~& p- B
end
# I# U( Z! L& G" N' p2 _# r! J2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
$ m' d& }# d: d' `11
6 i0 k5 C7 E# L0 P$ Z3 [运行软件:Matlab 6.5$ A2 V: D( h1 w- D: v
运行环境:windows2000  q. T# Q" h, V: l) _$ Q1 b0 |9 Q' `
ding=[ ];%输入订单表! y" h* c9 r& \0 x
b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解; \- v  g. w1 {) i3 a& e  z
k=1;. e. c) C' i5 j2 a. ?0 {/ }
for i=1:1000% x 为分配DVD 方案表
$ Q+ p9 }: W+ \; Afor j=1:100) |/ v) a8 I5 U' x% v9 B
xx(i,j)=b(k);& b" Q0 |% o* d' D7 k) J  }
k=k+1;
1 ?' |1 s9 w+ j: e( z  q6 X$ fend2 J# ~; W% q& M& X8 H5 a
end
6 P5 ~0 `  C9 E% ]  F! Bfor i=1:1000 %满意度
: Z3 ~! s3 R5 {for j=1:100  F. u  l+ a2 n& L4 \
if ding(i,j)>0 %ding 表示订单表
  [# |' `/ w- B9 V9 D% h$ `man(i,j)=11-ding(i,j);3 ?" e! t2 y7 W5 B
end
: C+ n# ^! w1 |7 q' S2 Dend
) n- i- n, P0 R3 C5 V  oend# ]0 F6 d% i& g
tt=xx.*man;% v0 B  ~6 p" z' U# @+ l6 |
ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值
: W% K4 N  q8 q7 I* i  Dtt=xx.*ding;& W6 {8 j5 W) A2 S, B7 V# n
tt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小
! f6 U* W) B  d0 X+ A+ Ofor i=1:10004 z9 u# J0 I2 ?& k! e: B
k=1;
7 D3 l5 t- ]( c7 u& A0 K$ b1 |for j=1:1001 e8 J- D) y8 ]: m+ N. M5 i7 M) m
if xx(i,j)==1' k) Q8 _  |- R
d(i,k)=j;%d 表示发放表
4 q- U& k, c. J1 D' wk=k+1;
. i" l" B6 n( o; k$ U0 k; P/ _- send
$ f% s% e4 i3 Y! Dend
2 m: M: Y. r1 h8 E& Pend
. F7 d+ B$ H3 n8 d# E  Kfor i=1:1000
4 ^2 z$ X8 Q4 X: @2 afor j=1:3" |* j& |" h0 N' j
ddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字  o  [( w- a5 a) |
end
! ~; S/ u5 E, `0 u$ Gend/ u$ ^+ H6 I1 U. g3 w0 w
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数
, h% T; M/ \0 G2 Dfor i=1:1000
5 t1 V. Y% `1 R5 _/ G1 r; sfor j=1:100
8 K2 a4 k$ w5 e- Nif (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)7 \- Z- ]: M; Z* S$ `  w1 a
k=k+1;5 a; G. Z: L% G. a, g# g7 g( D
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文5 }$ i0 Z6 Y9 w$ c) o  d) w
12
3 L: O9 w- G: x  N+ \  bend0 G+ ?' e! l, o0 u2 r! x' A/ l
end1 t. V) r1 h  _
end
  k- t" u& s( C, Sk
6 q  k' K$ y  N, {( G2、问题三程序4 C# z" ]6 b8 ~3 Q8 A3 l
运行软件:Matlab 6.59 _$ z$ m4 G) r! B3 b7 Z4 f9 [$ A+ \6 C: b
运行环境:windows2000# J. A2 V% z' d
c0=[ ]; %输入在线订单表
# Z* T$ i$ x$ _% [4 bn=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,, e+ a4 e) b! ^8 f$ [8 u
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,6 U4 |! x( m! `" {6 I0 n
c1(j,7)表示借次数
% _9 L4 g) O& z2 L" mc1(:,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
+ z7 w# u, e* D: p5 B; F) d- S6 p
3 f+ ~. O. Q; \+ sa=10;b=20;
) {) v: x& r8 _5 X1 o) b- _) ?" Yyt=olddvd;8 J& g! ]8 r0 ?1 H! J3 m+ w
for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟
4 I* s- x+ J: M6 R7 E0 s+ D, Ufor(j=1:n)
4 [- A( i0 C' u3 y( Dif(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟3 c4 K: g" b6 v, O/ v9 Y% E
if(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end
0 o. w. ?- p" K/ P. B# V) A7 Lif(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end8 N; p& b0 h% n( b
if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end- ~( M7 M% ?* g8 I0 I8 j0 U- ?
c1(j,4)=0;
( l9 }- S5 n" n/ h5 y( a3 Zend) g8 \4 e6 W2 M8 E% p) J
if(c1(j,4))continue;end %以下可以租
4 c5 X. ~7 a4 F  \& N7 wif(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻+ A- G& J$ G3 X* Y3 i7 Q
if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租
* D+ U, S1 Q) f6 ^, t, I. A) @% cif(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到
* x" d9 w8 o- |2 Y8 @c2=c0(j,;%以下开始租
$ z0 n: [, y4 m* l% vts=0;& Q0 Q, @, Q1 Y
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%1 [0 o. W9 l- l/ I: E
生成三个随机数
- Y8 k$ a" l8 Dct=0;# V+ V' _" V/ O* Y3 K" _* e  D
for s=1:1007 `) y6 L2 K) H8 x
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end# {8 m5 P4 }( k
end! h, ?2 u$ h/ x' w7 I1 A1 n# A, _! u
tt=length(ts);
  t9 S4 x0 y* j; E+ W%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数
' k! ]6 _3 f( f5 _" b2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文& N# O9 [! n) M4 |: j5 O" ^
13. B/ Q; \7 H- ~3 C& }
%ts=1:tt;0 ^) t# Z2 h; ^1 p- Y1 _: D4 k
ts=11-ts;" a4 f' b5 L4 f0 L3 t, g
%生成三个不同的随机数,按照概率
5 W( a/ Y9 r1 m+ x$ I% z# ?tm=sum(ts(1:tt));
' C- L+ h7 Q  ct1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数1 z5 J. _" A5 W; W# p, R
t0=0; ss=1;: w: Z! {" h& Y) S: m3 u0 \% l
while t0<t1) g* C& _# A6 I( ^* q
t0=t0+ts(ss);
. b& _, h: C/ \' j3 kss=ss+1;
% b2 m# R9 W6 X& z% ~end  [# o2 f& a( b
ss=ss-1;. w, w9 S/ M6 W1 J, B8 i4 ^
sj(1)=ts(ss);7 R! S6 X+ ]4 |! M
%生成第二个随机数
. m; C' a% s! N- L. z3 W& ofor r=ss+1:tt%删除
5 H( ^* u' s) v$ E4 its(r-1)=ts(r);
. d, V0 g4 L- K% q: Aend
) n) _. B7 y0 p& t# Ttt=tt-1;
6 D- N8 d4 i+ D2 l0 R5 f9 ~& Wtm=sum(ts(1:tt));
' K2 b1 I0 Z; u$ _2 n( Tt1=unidrnd(tm);
6 r. R8 o- p" at0=0; ss=1;
% F0 N; E) ?9 W: l! m4 s$ F6 owhile t0<t1
* r! L# X: B: y  N7 X& b- ]t0=t0+ts(ss);
! D4 P* k. U  Kss=ss+1;1 T6 S) G, W; Z$ Z8 q7 `  s
end
7 e: l' f' _/ |6 u0 T# qss=ss-1;  h6 K5 A  d7 b$ E9 L
sj(2)=ts(ss);
# A) @4 G  M9 Y$ L' N6 `" E. [for r=ss+1:tt%删除+ |' {/ @0 m0 ]7 S) Q2 t
ts(r-1)=ts(r);
) ?( ], g% d; O, J" w9 z7 uend+ P$ i7 b1 t; m: x& Y) H  p
tt=tt-1;: ?2 u% x" l( L6 |9 q3 T
tm=sum(ts(1:tt));: X  F4 ]4 H" {7 m8 {
t1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数
; A  K/ h+ v/ D5 E, st0=0; ss=1;
* h) `5 s7 _( Xwhile t0<t1* N2 b  v2 k0 i
t0=t0+ts(ss);, E- j! _3 R  U
ss=ss+1;
2 b" V$ X( N: ?4 G& \2 c6 _8 @end
+ K7 E* j$ a& S. ^3 d7 t, g( v1 Mss=ss-1;
' H3 ], n. p5 K4 s- w! }1 xsj(3)=ts(ss);& Q& B( r% c3 Q* ~+ w) `
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%2 M! P. A+ q2 c% _' v) p
for s=1:3! A+ w$ ]& n$ L( O0 P" z# `2 n
j1(s)=find(c2==11-sj(s));
/ b* Y6 s/ A, Yc1(j,s)=j1(s);
* x. M: ^  c# Z1 `. p) I" R5 Z2 d5 K9 z2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文1 S; l% E% b! {, V' {* s! V
140 O7 Y  m1 c2 O* T% K- [1 O/ q* u
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;2 O. X- O/ b5 H+ e( h" {4 q7 G
c0(j,j1(s))=0;$ {% x+ Z+ e, h' f, ~4 K
end4 H5 c+ H! ~) z% ^- e3 C
c1(j,4)=i;
' V( |: E& r+ ?' s3 Y8 b1 Vc1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));2 ?% z2 D( M: ?% t, @5 S
c1(j,7)=c1(j,7)+1;# k9 f' L5 [" n$ F( b7 [
end6 s8 u  I, E: k. v! h+ Y
mindvd(i,:)=olddvd;
! R4 n3 q% }9 Y& ~3 n- Aend$ R6 V3 N5 p5 W
mindvd1=1000-min(mindvd);
& v, p# a- S0 {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
( M* G, I! y9 L. |- c$ w
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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