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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# e2 r) d* E! o7 g/ k
1
, V5 t) ?. B, X+ E; G+ ?% D( RDVD 在线租赁的研究" ^# |1 z. o& ~0 G* L3 v- v; z' v
尹作龙,姚明,金伟
& x0 r: G% s) v8 _指导教师 汪晓银) l, T+ O, P% ~$ I$ K( q# M
[摘要]:
% ]% `, @1 a% m6 Z" y/ u7 c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* p9 y2 o! w7 H# K  @* S4 s+ l
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
) N4 ?5 `: |7 d! R0 Z* x1 O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
8 w0 O% w- U4 V; ~2 D+ m1 }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
4 c4 w) d, d8 [1 [9 G' R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
# O8 D' ^1 i$ z; I5 v9 L" ]& M: u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
3 V$ e% Y% M  k8 V3 m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' b9 V4 K* c4 S% I- _( f
下。8 O: M& P! T$ }' A% F% _
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
/ n( G" \7 H6 ]' y% M6 T一个月内至少 50%7 o3 ~! n2 o. C5 e1 k  o) c$ |/ M
看到的最少张数
) }4 W/ e& f. l+ Z, h3 c1 M; k& \4000 2000 1000 500 2000 `$ S3 _* Y/ R* o+ q* ]+ v2 p$ h
三个月内至少 95%$ X# P( q; H) y# b! h3 p4 `$ H
看到的最少张数
; c* Q0 D% g* O( u2534 1267 634 317 127
! d/ L6 c$ D: d  `, Q: J( @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/ ?. ^5 N2 b+ s- 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
; a5 }1 e& e/ A; ~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
9 E+ B# W) Y9 e6 F4 Y+ B- t! SU 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
+ j$ @3 h9 i+ n* ]8 M, {" D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
3 f, z0 W) U5 K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) }: h% b9 F  E, ]8 K5 i! m1 `
预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。
- L( ~8 H4 P  w0 ?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,: k' j8 G2 h, N9 W1 ^- p
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。* o$ s$ V/ t0 h; j* D
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; B/ }' m$ S& M  t! X+ [9 D' m
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7 y8 V& V; A. N& }
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
9 S, L* @7 A: h6 {8 F& \  s( ]8 F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/ F6 [4 f4 {& i) K, o+ D- N
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: r$ f0 S0 M3 z5 T
性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。" J0 y2 _$ t; \& p  c$ ]
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5 t5 e0 w9 i2 Y! h; c/ ~; f/ 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
( f; z) O* g& s心算法速度快,但得到的解难以达到最优。
# o: Z; z. u3 W$ m- d[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
1 ?8 ?$ H$ G3 P- F; p2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文* w6 f3 H. @& U8 h/ H! n" _0 ^) F; T
28 f9 _$ E9 S$ s
一、问题的重述
5 ?& b% J6 ?/ S1 \+ d" g7 Y0 i% {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* b# Z' r; }) \1 k
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  [) n$ G- F: \  G9 H
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。' G7 j# \& e' a& Y0 J4 o
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- i$ o# z/ S* s) Q
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
8 j  w; J- f; X7 l  W/ [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:; A5 i; K% C* R, p9 r0 V
(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
. |1 S  I+ {) y' x# x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, o0 }$ r- W# @! i; [& I
40%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
9 _. }* e) Q; l$ ]2 r: [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3 R1 W# M+ Y4 y% g# |
果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?. J" c& b# V5 Z. R3 @
(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
- m* `0 d  w/ [/ a- V4 y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
* s8 @& n( C9 h" {0 K# x出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。
/ E6 q+ y, |0 l, c  R& H' W3 m(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: h$ K& H5 w) w6 \0 `5 ~
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
8 O' R1 D; A# s3 M月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
6 ^* w& b3 s/ E! L( M2 c/ T$ {3 f(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: U* j  h& N$ E5 s) A
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。
& B( g. L5 W; `7 Q. D! G- w0 s8 _二、问题的假设9 c4 w3 ^5 C  v* F& \
1、假设所有的DVD 都不能拷贝
4 F! }' @( N6 Y" F7 H2、假设调查资料具有一定代表性
+ @8 T1 i& R3 B2 C# S6 |/ J1 S3、假设所有会员自觉遵守会员规定
! _$ O- \( Q4 F. G7 T4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计
: A6 c6 p1 s+ b# H5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关
; t' [4 I1 ~9 ?  [三、符号的说明) b, j$ C, `& x4 ?
符号 符号说明
* [: v* F2 ]( V- {V 该网站拥有的总会员数
; ^3 F" F9 s1 q  g; m9 |Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况6 c" P) W. o3 X! \* r& ]
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度
) l5 r. i. {& y6 U! Xyi 第 i 张DVD 的现有量. z% Y' }9 ~" U9 i
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数
3 i2 _, s5 r7 I) m5 |* c0 SPi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比! B% K. G7 ]+ n
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文8 V) `1 u' x/ ]9 c0 [- h  v
3
$ v# f$ h. f% t2 I3 I1 K5 YR 为满足会员要求的百分比数7 O# a8 g$ T  ~  N5 O% F+ F
U 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高9 L) h, p; @' X( t
四、问题的分析及模型的建立及求解
* |" E9 Q  h) A* Y. T( f4.1 问题的背景资料
1 K# [! Z8 @! Y2 x) F5 @6 g+ INetflix 目前是美国最大的DVD 出租网站,现在公司预计可在2006 年达到500 万订- W0 d) |% t& `
户。这家网站的经营方法是,顾客在成为网站的固定会员后,可在网站上选取自己喜欢0 n) ~! a- ]- M9 R$ ^
的DVD 影片,该公司现有DVD 种类有5 万多种,包括一些最新面世的大片,由这家
0 q% P$ h. O5 _2 w网站快速寄送到顾客的登记地址,每次最多3 张。顾客可以无限期地借用这些影片,但
/ ^3 ~( o3 Y  r: Z只有在寄回这些影片后才能借用新影片。顾客只需每月缴纳19.95 美元的会员费,而
% s" m9 n% u+ X' s' d1 Q! x邮寄费用全部由网站支付。对顾客而言,坐在电脑前拖动几下鼠标就可得到中意的影片,& @  i$ U# |& c
既省时又省力。1 Y- p1 }' f3 U2 M% q5 r8 [6 E+ R  a
据统计,超过60%的美国家庭至少拥有一台DVD 影DVD 机。去年,美国人在家
6 X9 ~( v( C7 @" }0 x0 j2 u0 a2 h: J看DVD 的时间平均为78 小时,比2000 年上升了53%。DVD 的销量和出租量则上升
8 ^* T) i8 E+ d4 q3 B0 o# R了676.5%[5]。
; l, D, ]! X, C! W/ w4.2 问题一的求解1 R/ f" R. V* Y! D# Z! f
4.2.1 问题一模型的建立与求解
- H) T: \) V5 y& ^, o! ^' [4 T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
- ~; Q' O$ F& ?) J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
& m/ p# Y4 O: D! p从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。2 V( I0 w+ l1 U* P) s. b
由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1
' O' f' s0 |: ^3 K$ z6 {, g- D表 1: y3 |9 @. X; _/ E& v$ n6 Z8 ]
类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数
  O/ f7 g* O' L2 IA 类两次 60% 60000
; ]4 D$ U9 y( K. LB 类一次 40% 400001 z+ p8 Q* V1 I! C' b
考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:2 e9 \# t; R6 R. D8 d
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;
  {5 q% G! e& a/ S, AB 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;3 W$ B, `/ b; O" z  J+ v
根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:
1 E& p* z+ Q) X1 {- I7 o9
+ F' M# |. U+ C% Z# `8 [" e8 Z* i5 T2- _6 s- _, E" g, f- h
15 3: X  O/ v" v8 A0 X6 q; ?- _4 P
1 =
+ e6 @5 C+ |7 R2 l5 Q# n7 r$ |# Y+7 I9 c  B0 l) d' d! _6 x
EX = 16.5
+ `  Z9 w- k4 F. p% d2" J2 E: `% d( U# B. q! I
30 3+ A. l! G' y$ L5 u9 N. j& ~8 L4 G3 p
2 =
/ P5 @9 w+ p; }7 a! `! b+# d9 l0 R  a2 u
EX =
  r6 Z2 f4 ?9 ?9 Q6 a2 b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/ _& W9 }$ b6 A  L6 ]" y9 k& N4 a4 i
DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,
6 W  ^' z2 {+ M) b* I6 _" E5 \那么:& I6 V) L" ~1 |+ Z* @5 {9 @) {3 y
在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;8 i( g- k1 F8 v0 f
在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)4 t9 [+ V! _) X2 w6 ~
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/ F: ^/ e' m, U6 V
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):
0 T' Q3 F6 V" J! f+ p7 z2 E表 2
2 d# b4 S2 }' t* P1 O2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文( J  H) e0 \: u6 z
4  X, e6 B: b: K( U, j
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
- g( ?: U- g4 W& Y3 f( f经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%
0 g7 f0 V6 k$ u* t1 fR 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。  o5 q0 h2 M5 a/ e, d
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
; `- `) I% L0 {4 O& v员数)。& n* Y. v5 E4 R
那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)/ A* b2 E) e2 k% q2 ]0 `! E) a
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;6 l+ V, z8 @6 O5 I, ~) v" l; G
求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):5 y1 f/ \& g" @2 G$ R0 M
表 3
1 q) r# V$ O$ n5 WDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
) `5 ^! H9 Q' b# |: z一个月内至少 50%7 Y6 O7 j0 M6 x1 J/ \5 f4 i# r
看到的最少张数
& w8 @2 Q  d1 G) i1 F4000 2000 1000 500 200
* G# g3 @  D  j- Q* r6 r% _+ Q. \! d5 Y三个月内至少 95%5 c6 }* ^9 N; \0 k- G
看到的最少张数2534 1267 634 317 127
4 I6 [  U' j; W: q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# b% w$ g+ s, H# {0 n
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' t& X' B3 _2 z) x
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
/ q+ ~- o6 h) G( p- n9 j$ u- V9 ?最少张数为2000 张(小于4000 张)。- Z" O5 ^( g! ^0 ?* s+ |
4.3 问题二模型的建立与求解
! q( ~& m" q& D' W5 m4.3.1 问题二的分析2 d' P9 }4 k$ H) O& G% _+ U: T0 J  v% j4 ^
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, s- F3 Q' |3 ~: v2 \) m0 z0 J
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
* Z2 D9 s" l4 [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; I6 E+ G4 Z* y6 L, ~4 J6 U
员对DVD 的偏爱度为:+ C: F8 S6 n2 \. b% U, ]2 f3 }
ïî$ R  k+ i" n/ r+ t
ïí ì, M0 l' c9 l! C. n. s+ i
¹: X- O* [) _% f+ s9 j& L
=9 q9 ?% Y& ?, V/ N0 B
=# n- e# D* K% A9 J
, 00 W+ d2 T8 C0 e, w5 {
11, 0
5 F& M9 n; n. t! e$ A6 v  @- v/ A6 }ij ij2 o0 u' C+ d4 N& r
ij' n8 N- q/ h6 l8 \+ Q
ij D D9 v: U& _" \6 p* K1 s% s: U
D
7 D) _" ^3 n6 pDL4 A9 Q* a5 c" [2 ?
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! [* B3 S1 ?: E8 f; S& k. @0 n9 {
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 E6 r) l7 M& H' S% N& D1 O) i" ~第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。
5 X+ b4 c: B9 ]2 l6 N+ J9 y$ j4.3.2 问题二模型的建立5 w8 t6 E" @& g; z
会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå& w, F% w- t7 W
= =
' j! [5 d3 o8 j6 ?; l( O9 r2 I2 V/ S: I´
- }% m6 S. a* O0 A& h10002 N: D( b" @5 ]# i9 A
18 X0 ]  o2 |$ v6 `
100, _4 E( x; f& P" s- y( e
1
8 Q( `4 e9 F! ?- p6 |( mmin6 Y: J" b9 v8 @
i j
" |2 S( |3 L+ w* jij ij DL C& u5 b% |2 k; R* N  |
0- 1 规划模型的约束条件为:
6 x! g" h, h8 K1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;
  J5 D5 p9 x  F0 M2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
& k1 r4 a- p  F' S  l- e$ ]由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:
3 t! D% E& [; K/ ~" Q2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
' h% c+ K: f9 K" \7 \# S6 e' l/ s1 n5! F9 r& b) N6 Q" _# r7 e$ ^
ï ï ï ï
! e2 e) b9 h" V" J3 Jî
  c0 B, [* L2 ^2 F' Q; M& [5 dï ï ï ï
4 v/ Z" v( y2 h% X3 d; ]í7 b. f2 h% q& _$ @" a3 l
ì5 v5 a; o. @9 z/ M/ S! D2 g" F
= =0 T- K& V. m% r, r) w8 U8 |
£
5 C+ {6 R2 H! ]/ i7 H* f=2 E6 y- n  z+ \( e7 J/ ^* i
=& b4 @% l, w5 V# z  B
´
0 j0 G. k' z& `) P! ]" |* wå5 h3 s* @$ E5 e+ q
å/ ?& y* q4 X; o
åå
) Q+ D* g1 ?$ h/ m/ [) _5 K=- t0 r% @7 ]3 A' y9 ?
=# K( \3 g4 {. F) @1 s/ e
= =( Z3 {9 P) M  ^: T
( 1 1000, 1 100)
* A: H0 n3 k9 z2 z6 |  r3
7 L  r' s3 F; ~. H2 {4 U0,1* u& K9 `/ j8 t7 C. s4 v, S
. .
0 L4 g  m; E  F  y$ X) |min2 r% h, _+ o" S" z! \
1000
9 R( s  B/ y9 W& {! N( C7 y1
9 o# ^8 h% G4 K1002 p* j! c. {% z
19 \/ P; v1 w3 U2 X
1000
9 h3 p1 \3 M' b( N5 C, u  G+ |1/ I! f2 A3 B9 [9 Y, v) D1 e2 N5 e
100
6 @4 X3 H6 z; ?6 Z' p1* Z4 U! H" u0 W( p( l- ?
i L j L
4 U  [, G' m% X4 ?C y& e/ p/ L/ Z0 `" z; ~8 v" [
C  j: B8 B9 k% S: z3 U
C
5 f+ E3 F; i2 _8 Ps t
8 A- q% Z) m5 u7 A1 m' s- {DL C$ ]: r7 i4 o$ a
i
9 h: K  }, {! z# W. D' O1 Q6 U0 fij j: y2 ?! z+ j1 P/ ]
j
+ Q: @" ^! Q2 u1 O' b: fij5 r& S) r) i/ z% B+ C8 g7 r
ij
6 k. R; N" V, T! |i j: ?' C& [( n; ]% i( O; H
ij ij
, d2 N( _, ?5 E2 o4.3.3 问题二的求解, Z6 J6 `" L; \+ L& E+ d$ k) e
对于上述的模型,在用LINGO 编程求解(具体程序请见附件),得到分配方案为* L) {4 J$ b. a9 ~) X% F
Ci,j 求得总偏爱度为åå
2 m1 G3 B/ |0 u= =
8 Y! ~2 i1 l# [+ d8 H$ `= ´" p! x* d* j2 R/ [* @0 ?
1000$ n: X+ v% K$ d; x4 G( t, ?# C
12 R3 e8 O/ C( X1 E8 q
100# m. E4 A& j  ~( K' L1 w
i j 1  H& t0 J! B, M/ G, @9 z
ij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求
, g- y3 G  m; U6 e3 O* t. Q0 @预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:
. A; L) {% @5 i0 i' }4 ~表 42 R+ B: V; ~0 @; ~
会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010! V6 d7 ?" S$ H" x' N! a5 h
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)! f7 u1 O- B& w5 L8 ?$ E& h
2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)
% X) }, c" p% p# P4 @/ p8 Z" w分配6 [) M8 x. z- l" N9 c& ]
DVD 的
* |% v$ I) a% C/ \6 e种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)
; @3 j/ h  N* O9 W! J1 L会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020
; z/ S6 M, K9 x4 m+ T1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)& p) m8 q0 l* \) }: z6 ~: y: Z0 O
2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)/ o3 |. ^  {- g$ S( A+ O
分配. p. ~5 {3 r0 C: c/ a
DVD 的7 I7 o+ Z: Q! b4 R% g; s) v- S
种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)/ |% ~6 g3 G+ \: c- E: ?- P+ Z) D
会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C00307 z5 u7 M9 j" Y! B' J3 q
1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)
; F8 t/ v8 V' }" Z/ K3 ~5 ~6 Q2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)
& W6 m1 o* U5 ~, e/ w9 [2 n分配
% \- J) e& C* h1 L5 dDVD 的
! O/ E, Z1 c6 b% z+ C% j种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)& F8 _9 u" E# y# L
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。. q$ a  d* a3 e7 [
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
3 Q  W3 F: U/ v3 a6 v! X! m1000,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, n  }9 \$ a2 T" `" W$ H- i
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。
6 v9 @( t3 Y6 q6 p% f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
) a' j# C# w  q, z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,
0 q1 X" H( j4 |' r1 D" v9 Y4 m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
* ^( S- a8 T" r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( y/ X* `3 Y! p( ~& g
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7 a. C/ F' T: g0 R0 z3 b3 u( O/ b% t
了没有订这8 张DVD 的会员。& T0 b* O, V3 R
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+ Y) e/ ^- z, |8 c" m
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)
" j$ |' Z- N4 @/ N0 t) ]4.4 问题三模型的建立与求解
, d6 W; X6 S4 T5 d0 M5 Q: o! Q0,1 变量
0 h7 ~: a5 Q+ s( i3 k" E3 J) E! @每位会员租 3 张DVD
  M  k& }3 @' J2 e, `DVD 现有数量的限制  S; l+ k" d: Z, N4 |# c+ G: w' u' b
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文* d9 B( i( J9 I3 }+ O
6; |- b% V) g8 L6 _* P
4.4.1 问题三的分析及模型的建立) e: \; s, J- 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
$ W% B3 d% ]: @; M会员的满意程度达到最大。! E1 u' e& @; 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
  v7 z- L0 G" P0 {8 {1 O8 d记pi 为 1,否则记pi 为 0。& U  E  @7 P, H2 }4 A
ú úû
2 f% L  {6 R4 tù
& `% m4 L7 o9 _) P  yê êë+ q6 A" k( }  a
é
0 G8 r1 a* U6 [+ u1 q( [& _÷ ÷ø) C, ^4 g7 `* E
ö
+ k2 d) o: o- y8 k6 r4 [0 [5 Wç çè
& ~# u) z/ w2 L$ wæ
& C- z, n" V2 m' ~9 I= å
9 E" h1 D1 g/ t" l5 @: u- G=
8 B2 W; h7 V3 V. @3
  C! X% j* d: x$ P0 k5 ~- z100
$ q2 y" O* S4 }7 j1 ^9 m& X; H4 Bj 10 n  }5 \$ z1 _7 \/ B1 [% A
i ij p C (注: []为向下取整)
' P& K, p, ^& W* j要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 10000 X4 i7 k! G. A1 |, w$ v
10007 H& H- U/ a! {4 g& u* L
1) G4 K9 m6 d: J/ j) Y
´ = å; D& ]7 F/ k; H* @4 l9 t
= i
3 b$ i9 k7 V6 W, l0 y) J" Qpi; f0 p, }" c  l) k
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:3 P0 c( X" o( A( C% B2 d" Q7 c' q
ï ï ï ï ï ï7 ^- \$ v5 t0 [& Z. ~
î
7 }4 d3 u( X+ r1 _ïï ï ï ï ï* r/ M) b  l* e" E4 N. p. U
í
1 X) h0 a! O2 }; ~& t% V" n% wì
9 K, P) ^" W- z1 j' i" p= =
! r. \4 P7 H# `7 _: `+ o=7 ^- c3 J" J' n9 P$ F: J
ú úû7 u  H3 C) B5 Z4 {& \# S9 C
ù7 d0 y' [" v, a3 R3 T. k( v
ê êë
( t2 u3 _' I0 ^) v; R+ ?' P2 dé
# D2 J* c5 Y; ?* Y8 V  R÷ ÷
8 R* F7 L/ h2 R. vø, r, _7 X& e2 {" J/ K4 v7 n, h
ö8 w7 e( b" x4 z# {* l9 d8 F
ç ç2 {5 }: Z# o$ {. z: v
è5 x6 j) Y. w" o8 z
æ7 ^7 P7 ?6 N1 N: W
£
) C$ h( @' |8 O5 t: _5 J=
& \8 m' f/ l' @: |. F; D, G=  Y& B$ `! \8 n$ o# ]- q/ [
´
! V" S; }* R4 b6 E9 Vå å
5 {0 @! |7 ~: ?' q9 t' Rå
( z0 p4 `5 h% J; ~% Oå  G" C  l" Q5 f+ H* I
åå
) \& m+ b, t. |5 \6 C- h9 r8 [# B  x= =
  {- o3 K0 G9 _' e8 U6 h% n=/ l" f) E  N: S% D9 b
=
* S2 S1 n5 `: h" V- S8 P= =
8 h8 Q6 J! X% I) {5 `1 y# H( 1 1000 , 1 100 )% X" _- c- g: u- @0 x- B, U
3 0.95 *1000% T* K6 @  F* j6 c
31 c! M! B& l7 O$ f" c  {2 M
0,1
* ]( z. \2 t2 I) u  j. C: ?- b.! y3 O7 X8 Q& O  V3 i/ p: i
min
- U+ t* D5 X+ V8 J1000
4 F. `  [7 F" M$ g' g! w. T1$ u' ^) z! w6 ]5 g( G. h0 Z4 B
1003 ]9 B! W* X* H
1
7 T6 C1 H+ f, P/ P' W1000/ Q$ U7 n' \& i3 D/ L. z" A
1
, B* f6 w$ ^% {/ C2 ~2 Z0 o100
- e& O7 ~- u; P8 x8 i3 {/ C/ P% e1
, _0 X$ O+ V+ o' U. C0 b0 \1000+ l; @; a0 ^& ?# `2 R
1
. a1 [! V, j6 H; d" S" z6 T100' I2 d( }" L5 b
1' M, `* E' K* b8 c' M0 G
i L j L
0 @* k, {4 t+ q: ]8 K. |C
0 g0 a5 _$ O, F! }C y
! w% i* l/ H: q6 B3 I* O% ZC
4 i( S8 X6 k3 A, gC8 f. G/ \7 p: \4 a) M
s t
' C' j8 ?; z3 ~4 p4 l; v! ID C
% d9 n: T% v# X6 vi j
+ j" Q0 g" f1 M' j: uij
! N2 R9 J' y2 E$ A0 R1 Ci. ^7 }4 g' C  Q0 L, A
ij j
# s9 K) }! c4 W, A" X; Y9 ej
! U, B) N& H0 L5 [# Kij* ?% s# Q; c( w
ij
9 l$ t! r7 n0 b$ l7 {, o' Wi j; r) h7 R! l. g0 U' m
ij ij
) F8 X& |1 M% E4.4.2 问题三的求解
7 O+ t% U: G" b! R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
/ A/ I7 \+ [2 Z! L2 k7 |3 E如下假设:2 l; J& \! ~! r! F( l3 i% a, Q
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
* E) X9 u7 b5 Q9 y+ o0 w. v还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。; |$ g/ E+ `  D7 h+ }/ Z! e  p( q
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# x3 J# {2 W0 n9 Y
(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
3 _  `0 }5 \2 E' m$ q7 `" d. L- ?&aring;=8 z. i. I: |/ x# h1 k. i& m" T6 l
-
3 |& s1 x2 T% U- |* J-- h0 ]) q" R# m0 p, I& n9 r
=
% @6 @' Z' Y- I  z- D; w/ kn, C; N' J# b* o# n3 g
i i
% N! x7 j; q, b* c0 `' Rk
6 p2 a4 D: A6 C* w( B1 ep k
3 S8 R  U  G3 y! G  x1 11
- d3 o- m# F9 O$ l11% b+ @, _) Y: Y6 E
( ) ,
! {! x9 u& A: m. [. B5 bc,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,+ g9 D. I0 o3 A% ~8 v7 I
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
6 v. H( s7 P# ^2 p) ~* \+ F求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。
% T: E- L- g% K$ f6 x* @) v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,
. l& R% s# o* p0 W* e, D其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):
3 c; D) A2 [' Y. w% F4 Y表 5- c0 t( [& A) G- R4 W7 i
D001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
% ^  N, A& s: w4 T& _8 r: L0 YD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35, m- }. l$ k- @
D021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35
( w: u9 G9 e; ^* O) ]5 L% l7 DD031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 295 ]/ L+ b" H& S$ k$ Y
0,1 变量- {9 H: q: n6 L
每位会员租 3 张DVD
0 s7 y" K- @$ ]DVD 数量的限制7 O9 \7 f6 m. }+ d8 e5 I8 }% }, t
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文! M+ O/ E  F/ l
7
, Z* T. A1 i' y. l# @6 x, l9 \+ U  fD041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30$ ?9 m2 n* j+ ~7 C- e) v; _) ^
D051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38
) K6 I( g: z( sD061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36! F  F7 {' @0 }: ?: R: C2 y7 s
D071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 339 t( X4 A" O% G3 b0 r+ H; Z
D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 327 K) @* p& q# y/ L$ f5 d0 t
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
- C7 B' D5 g+ m, T2 z  b总和 30864 ~( \5 A3 \2 a' C! a8 ?* i
Y) W4 J* f8 k' M5 H. v6 Z6 u9 N
N+ u6 p! h$ L6 u& C$ P$ J$ ?
Y
- v5 G: [4 [* S; l4 Z. RN6 s$ Z& _4 P! ]  m8 \/ R" y
N
! u; Y( U2 ?8 AY' x2 C) T- ]6 Z( G
Y8 g0 X' q8 q/ _/ j$ D3 V
Y
' K* ~# X$ [& D) I. V( ii<30?0 `. X; V" X" E5 \
i=i+1 第i 天% [% T6 `+ x- D# L
j=j+1,3 J% E# f  W+ d6 R. v
第 j 个会员& L0 l. j4 h" ?- n
j<n?
' \: b+ |5 o+ x' R. s6 g+ I/ r% k会 员 j 是否还* Y& I% v7 _) P5 `: \# p7 E' G7 v
租到DVDd1,d2,d3,& e9 S. v* q  _- a- q+ H0 C# m
D(d1,d2,d3)减13 E: G; l, A2 n0 S
计算 30 天中Di# N! u$ ^- _8 M- e+ V
的减少最大
$ K4 c9 q; Z+ A0 h3 R. [  Y结束; d% @6 r( Z. s% m3 m( W# q
N
' B* d8 f$ v9 V# ]将 1000 个人分类i=0,: n) R) p! V) a9 k1 X1 s
D(1..100)=1000,, ]1 r; U' b/ G2 ]8 ^
j=0,n=1000
  U  [1 S% }6 {' O# n还回 DVDd1,d2,d3,6 x- ?) B2 D9 _) Y+ k! t; ^/ J( t
D(d1,d2,d3)加1, m7 g- q- O- q4 a4 u1 }# E
会 员 j 是否租7 r* {! p; C  t4 p0 r0 |) I( T7 T
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文: w# q& k" O# P& s* A' i
8
  v# P. J" G" U5 A5 o8 e  u4 p图 13 [! ]! T) Q# |! s
4.5 问题四的分析
2 {9 U5 I' R  I+ l1 ]  D我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:
) W/ v" @/ _+ f4 o! J4.5.1 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- |" x" T/ {7 q) E' y7 k
情况?
: h* x1 x" F5 Q+ P假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5
: v2 t& S4 F* E' u) a! g对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。
8 B4 `1 G/ \, O6 N* x2 u' _以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:, v7 @% ]5 Q* c7 O, q$ X) I
X(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}
( F4 H; i# T; {4 l5 ?9 x={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}
  {* W7 \- F2 T- I% |2 n0 u; j6 u={x1,x2,x3,x4,x5}) ]# R, Q. z# G
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/ ^  W) l- B+ t( |& V$ {8 k
(即1—AG0):
8 N2 E2 }- \+ m0 M5 G0 u2 T* d&aring;=8 \+ @: G* o( z8 x5 M
=3 l  T+ m1 J$ ?
t
. m+ {1 a' T& fm7 S5 z+ B2 S; T7 ]2 |4 P7 B& X
X t X m; r6 f- K2 o# c2 |5 E3 t0 ]4 T
1
3 P, \- k/ c6 I/ f5 R(1) ( ) (0 ) ( ), d- G1 t# `; h/ d1 i7 [7 t; r+ x
。得到生成数列X(1),如下:, [; C( t) y- Y" Y; R1 ]) _
X(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}
, L' [. B, h& U: ]. j={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}
* m( ^3 Y* O0 ?* Q: l={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}
/ W( O! ~% A! L! m构造数据矩阵 B 及数据向量YN
4 w0 S/ h! |5 D8 Bú ú ú ú ú
& ]' y$ D1 |) V7 t3 J1 ~. d5 ^2 q" ]&ucirc;
7 ~! }3 O" j9 U( ^ù
( O& Q  x+ k+ q* D# ^9 Fê ê ê ê ê
0 d3 F9 Z# J% _3 Q3 ~, z7 H8 k&euml;3 G- R( i" c) R- {0 ^
é
4 `* f; p+ E* X- - +8 d8 ]9 Y7 V# H" U& H* Y
- +* G$ X' w6 b8 p& p- z- x
- +  K4 j, b6 G) e" I
=: g. P) {  w6 c6 J7 \; ]& X( ^* O
1/ 2( ( 1) ( )) 12 c5 l+ ~) I3 ]+ l" o6 z3 y
1/ 2( (2) (3)) 1
7 D" b8 A  s; I8 ?" y1/ 2( (1) (2)) 1# w/ w% G8 ^# H1 C1 j
(1) (1)
; A; w* R- f5 d2 G(1) (1)
+ f% [1 S! Z# `5 H# ~9 K& M(1) (1)
( C5 D# y8 C" m  f& ZX n X n3 ?7 ^7 w) m# _- ^
X X
7 E3 B+ q  i2 rX X
! h+ y1 C: y7 oB
5 T4 E- A, w! V% iM M
" K7 w! E6 R. d6 h% ?YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T( G+ ?& b5 K( O! C
求模型参数a :
" q' J) Q# L* m# u8 F. J' S6 GN3 B# Z/ n3 a# A
a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY" x( p( ~: O- @$ B, s3 B
建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:# O- p# A# C( Q5 y. b3 H* V& P& N
a# a( m6 a' P" x/ P% O
b7 I4 d4 e1 R- i  F0 z& u
e
! i" }  z; _3 u1 aa
* Q* A; E7 o$ gb
# C1 N; Z% U: k0 R$ H( ~6 jX (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )7 {4 `" L! X) t: s; ^
模型的改进:
! `5 e# ^" x! q9 J! _- G4 i+ ?, O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$ [3 A" n! D+ [9 q7 ]0 @1 a) i
写成:
) G( t1 r4 K5 jX (1) (t +1) = Ae at + B% t1 x3 K+ x2 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5 N4 @$ g# J9 J( g$ w
矩阵G 及数据向量X(1):2 v: r) g7 a8 ?3 R8 N
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
& d$ p9 C4 `7 o2 q9 p" c90 O  r! G! I4 |1 s$ [3 P
ú ú ú ú ú
" K: ?. y$ h1 Z0 X7 b0 O  |&ucirc;
5 d7 o- Z1 {! A3 l! Vù
+ |; u, J* _' [& {ê ê ê ê ê) _7 Y- e7 L, j
&euml;
  r! i$ r, |+ R' Y  V4 }# A4 Gé2 r- K( s- w0 G' T3 b
=, D* q2 c2 Q5 ^$ P, e; M
- -
! G1 J) o1 L6 X) x4 {2 }$ [-/ y$ ]  N7 }7 V/ }
1' N& B9 i: W1 g
1
$ F+ @: _- d$ g: d! v  U1
8 y. u" f' u2 Q" }0 f' n  \( 1)6 X% o8 X$ w2 V9 N/ c0 I5 W
07 K. D6 _8 w3 J2 E6 s
e n
! u7 R  ?1 _- P& ]( Xe
3 c) ~' M1 e# Q5 fe
% u# C7 C; Z& d8 K/ V6 x  Y2 _/ VG
9 H& C8 [6 o$ I& w3 i/ N: @2 Za
  M9 u5 [3 Y3 z, ^! Ca
: E6 H* a+ q1 E, K/ J' C9 r( J% WM M
$ R7 M0 H, _/ h+ \Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
0 \  S9 S" v  z" x# R求出参数 A 和B9 o5 c+ A* k* H( t0 I
(G G) 1G X (1)
( ^  M' y0 v" D5 p6 MB* H: w  M- a0 K) T8 W
A = T - T ÷ ÷
9 `4 o+ i# ~0 x&oslash;( _8 h7 ]: @8 t# K! Q: l2 y. _' [
&ouml;
: [9 Z( d. U' F4 p5 X) z! {&ccedil; &ccedil;è1 d1 C$ \8 M$ a
&aelig;/ P9 P: Z) j/ n5 R6 m3 H0 t, N# u
求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B
9 a& {  e2 K4 ]+ O则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -* F6 R6 o3 y) i! c
4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系
+ z% _5 }. P9 I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& Q3 n6 Z! K  t5 f1 C( `
买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大
! o( \3 ~* z# {# L: G2 U3 n( k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:! k% T2 `  H0 W7 g: f
W = f (e,m);
4 b2 z. `0 j0 S( _* 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
7 D. [7 o/ @+ _% I1 `' n( f, L有关,设:
# \8 L* x7 g; K; C4 qm = g(s, n)! \3 Y  V% }& Z$ w- E+ J& Y
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi
$ x/ }; B7 D* J/ i2 \. _9 P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  M4 {6 R* q6 h8 G
根据以上假设建立如下规划模型:
- s* ]  d' N. S( B* e&iuml; &iuml; &iuml;! U! e# k; F/ l+ B# G! a5 f
&icirc;
+ X' m% V8 o! Q. Q& e- u+ B9 E&iuml; &iuml; &iuml;; _/ N. v7 |% r
í: R' K/ b2 _, q2 r
ì0 ~8 I+ e4 w9 X4 Q* F0 M
=
* K- Z+ K( F0 x& v# j( t=5 E' [# {0 A3 E" w
=4 v0 w; [6 ~  J0 b; x1 N2 x
= &acute; - &acute;, O9 i/ }/ P: G% J/ S; G# [9 I
&aring;
0 G" p) F2 Q. i9 h( T1 }&aring;
* N$ G) L; L& r, f=
1 z, b. b) `4 i=
# m! q3 T6 V- g0 ]5 E3 Ln
+ r4 r( V# Y, G  Ji1 {7 K  |5 {+ u: H7 W) m- ?5 M
i
* F8 C6 m) B; q* W7 n+ Bn
% I6 \0 |, g) b( X7 X) ?i
8 T$ T1 x: a4 [" ?. W& ^i i
9 ?' ?3 n6 U, r5 \s a
9 x# U; w# y0 nm g s n
; T! s$ A" A: F9 u  O- t# Q" S$ v; `W f e m
' Y1 D# s# \3 t) e4 h* D3 `3 j; qs t3 S' Q4 r) F* _/ o, j* V
F W e a b
6 s1 k& k) ^" R  |  [, X5 W. s, S1
: l& B3 g: A$ ^. |1
( P* P, \: ]4 J' b0 U2 ]9 c( , )
4 `: d& `' ~/ y( , )7 q9 h9 K! J/ Q* Y! m  {9 K
. .
: d1 D& A# S5 V1 m$ C+ f- O. Xmax- V3 t9 f$ ]' J; a3 M( d# f
六、模型的评价及推广
; y" Q% M+ V+ Q% g6 e) S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$ _, n7 b" V0 \% W0 u( p* T
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
/ G3 X& x; f! U2 M; H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
1 l) ^. b2 T) F$ f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
' R$ _5 R( e  r0 t0 _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。
! V9 P2 `2 C9 w) C9 G2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
  l; n/ @4 @1 ~8 g10
5 k9 r. o# ]. j2 j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
1 I" b. w8 u; ]6 g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  z6 v$ P, b5 f) A8 C) `
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。
! h- Y" e7 ]# S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 w/ F1 d2 N2 L% Q8 ^& Z
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
& \; a+ U. T2 ~2 u! s; t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/ ?% [% G2 p5 R) K
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
, R# b) ?3 F) d: z( `结果难以求得最优解。
, N6 x( I+ I; s6 \, N  b3 ]+ `- G. K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, Y: J' x6 q* d- z
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5 C8 b- E7 d7 o% Y, i
实际情况,但在精确性上还有待改进。
) r0 x. I% r" V# O3 y, Z% r9 M( _[参考文献]:; N. N! B4 ^3 o, u7 I+ R
[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0 Z" S9 d7 }+ n- d! F
[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! P7 w$ m! B$ h5 y& Z
[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,
- s/ u( h" C; U第17卷第1期:72至74页,2003年3月
' n, O! f& v7 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
. G% y( L! q2 @4 j[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日
# P; P) n9 ~0 h3 q0 K[附录]:/ U2 |  G$ @6 x( K6 c. y
1、问题二程序:9 C2 N& [( x8 a% M7 Y
运行软件:Lingo 8.0: l' Q7 }. I9 ^! W
运行环境:windows20008 h7 ?; ]; R& X5 [8 K
运行时间:24 秒
4 w. B: w! y6 {. I7 umodel:
7 [  ~+ A' A5 `0 i  x5 f8 vsets:4 Z+ F* U9 ~" s- c/ t( \1 }- \  C
cd/1..100/:dvd;
* A& G- j7 \: Y  v8 n, m7 ]ren/1..1000/:people;
/ }( f+ T3 M! e' J6 K( e! alink(ren,cd):c,b;1 e$ f% o( {" ^* @, W
endsets
$ G- J# l7 ?$ n" `" C- |# x! M4 I[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);% [+ `8 O$ S3 c& P
!dvd总数的约束;
9 A$ ]+ A" y, _- Z  r0 m  u( P@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));6 K8 Y6 Q" L: d' ?5 G
!需求约束;$ E) w5 @9 t# ^) J5 c, G( p; D/ b
@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);
3 J0 \( w) @# B8 Y@for(linkbin(b));6 {1 m2 w$ I- D
data:
6 E" B2 v+ K- y9 {1 S1 Jc= ;!输入偏爱度;
3 a( J  i5 }& e" t# [' |4 d8 odvd= ;!输入现有的每张DVD张数;% e/ q0 u1 ?/ w+ D/ ^
enddate
8 T- D0 W( s9 `. {$ send
9 X$ P0 T  B, x6 w) k, o2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文3 T& {9 n/ }# e/ A: X
111 n1 ]0 Y7 I3 Q; r7 b9 t1 P
运行软件:Matlab 6.5/ k7 i0 W5 j' P/ x8 ]8 G
运行环境:windows20003 F0 E' R8 k: U2 n
ding=[ ];%输入订单表
7 h( E2 L. M5 u7 b8 N- N4 wb=[ ];%输入由lingo 解得的最优解% \4 l$ c7 C) S! X/ n( l7 ~
k=1;
0 r  P' z2 i+ F/ d5 Q: K3 tfor i=1:1000% x 为分配DVD 方案表
) N9 @% V6 ?- i3 Pfor j=1:100% f. D+ d$ P6 H; s; ?8 a& Z
xx(i,j)=b(k);
2 B- R; s: G: h3 c4 N' F4 _; Mk=k+1;
1 P0 a  ~' Y  G7 {end0 j0 K: _, U, T5 R  c
end
& e' R- R# T0 y' W6 T/ Xfor i=1:1000 %满意度
( w' g+ _+ E( N" Y; H2 hfor j=1:100. E# k, z# O, F1 U; z
if ding(i,j)>0 %ding 表示订单表& i* K6 z2 O7 C; _; m; q
man(i,j)=11-ding(i,j);
2 w- u' z, a+ q4 s: \( s  hend; P  s  ~( d$ h0 d+ }$ s  M/ v
end
1 q. M+ A1 F8 {+ ?end  r! Q$ Y& I7 W# d- `. z
tt=xx.*man;
' d& v0 ], M4 n7 Y5 v4 V* Pts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值
4 Y! ^; }8 n5 M8 Ftt=xx.*ding;. P0 a6 b- ~, s: e
tt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小5 |, S6 y; M; C" h  `  \
for i=1:10004 {% r8 {" Z  C! W. x7 |: `
k=1;, r/ H2 }* I+ P( g3 t/ S
for j=1:1006 p2 s& S1 m6 x( |$ q0 s  E
if xx(i,j)==1& ]1 ]9 S  i# q( r
d(i,k)=j;%d 表示发放表, w: o# {1 X7 {( Z6 F
k=k+1;4 }( |2 p" m; n3 C# M' ]/ L
end
2 t2 d1 t4 x- r& t! Zend
3 H, d+ a2 B" N4 [8 g. rend% S8 w9 T4 ^0 n+ T. ~
for i=1:1000
+ h" f; c1 ^  g7 X! i9 R# kfor j=1:36 }+ X. M: C' g" T; d% |8 }
ddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字
1 G) K0 _3 x" J/ C& ^% K+ ?end4 r% w* y; e$ M( M
end- A6 `0 D% f& N& a
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数. w! S; D% }  a; A0 |
for i=1:1000
6 ]$ v8 V. S1 z" i- sfor j=1:1004 d% z( o; O8 ^% R0 g
if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)
2 `. h6 A7 n) ]* A. xk=k+1;
3 B$ p8 i- }; J) Q4 r2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
* ]. c; N, r* m2 k/ y3 L/ Z12% N! h& Y) m" |& q# l
end
) p) ]# W2 B/ {9 Q% L, y3 U4 Wend
+ O7 y: L& O* ^end$ b' V( \  w1 J- y  ]
k
5 T7 w: E. \7 o6 z/ f* o- _, y+ a! Y2、问题三程序
3 b  g9 v' Z& s9 Z  S运行软件:Matlab 6.5. b! S" \$ ?3 k' }2 N, z
运行环境:windows2000
9 f) ^; E7 F, j+ v: ?. Ec0=[ ]; %输入在线订单表
2 n- E5 _! W0 {, r8 U1 A9 Fn=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,4 c( ]  D. a& |/ z/ Y
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,
# i( Z! J& B) M5 P+ ?1 I6 Q" L: e9 Lc1(j,7)表示借次数5 K' `) p% M( ]; h7 O- s( D
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
; L! |, i, j& o% X7 t' K; A! _1 A8 ^4 L
a=10;b=20;
# ~+ {# q$ M; Y3 v% d3 R  R  Vyt=olddvd;# n; j: M& m7 w
for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟3 Q; W1 [# D+ {/ v
for(j=1:n)3 U; L& a2 d9 w- b" z4 a
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟
. ]; \2 i) G. r. l( wif(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end; L! m- z0 X. a& W5 K* P+ K; R, G
if(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end" B- [/ F- q8 l/ ^# l2 x
if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end4 X2 D5 @: O: z( O
c1(j,4)=0;! P$ y* [4 s! H& q, z  p
end8 p/ U! f% H/ x
if(c1(j,4))continue;end %以下可以租( f% `- C" A  r) Q  q
if(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻
2 e4 _5 T: k# y4 `* ~- I# S. v2 Z+ `if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租
" D, ~8 C/ U4 M$ _& B- J# aif(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到
: b5 v! p2 N! t' b! m6 I+ cc2=c0(j,;%以下开始租
: z/ @4 N& @: w% k5 {$ k& ots=0;9 J% n- f3 `. i5 X' }- B  N) o
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
" a6 a: V3 h  {  {8 ~2 v生成三个随机数
0 Q' V3 Y: r9 c9 [  Cct=0;
+ t# V& w! h% \" Ofor s=1:100% \" |3 G2 _: f* B2 c, F
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end# ]/ j7 z" L2 F  [5 b2 d8 A* i4 C  {
end
+ R" i# _. d: o; P+ s4 R: Ntt=length(ts);
# O% c. k. n. I6 j5 d( l%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数! e) ]. |* g: V9 W% f3 x
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
3 Y0 u5 U% h9 u5 G9 s13
8 K8 ?' {7 |) [) t%ts=1:tt;
5 Y* ?4 X5 p  Q: [7 jts=11-ts;
7 l' G& o, R$ i9 `8 U) O8 N) t%生成三个不同的随机数,按照概率
! p6 U  J5 `- ]* K- Itm=sum(ts(1:tt));
/ b1 }$ g3 U! Vt1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数
% W+ ^3 X# s  o0 q  \* at0=0; ss=1;2 l6 _7 k- Q$ x7 v
while t0<t1
7 y7 U0 m' n: E! {# d( q( C- a, jt0=t0+ts(ss);
* s2 o4 p/ R$ v! {/ h8 ~ss=ss+1;: d& L6 Y! S- p4 Y* N
end7 _* h$ K8 F1 W/ `) }7 n5 Q* r
ss=ss-1;9 u$ L' c6 U4 O
sj(1)=ts(ss);
& i( H$ V: o, u" S7 G0 e$ D%生成第二个随机数
, S  A/ _" i0 A& m% B6 tfor r=ss+1:tt%删除6 u: \) F* B( y8 ]1 p9 f  ]
ts(r-1)=ts(r);
) F) r: P1 C& G& }end
! S0 E& _# |# s% Y( ]# K; X8 x8 m6 Ktt=tt-1;" _( I% B; V2 U* W& `" V
tm=sum(ts(1:tt));
/ E* y- }* r7 x: ?" x; xt1=unidrnd(tm);& Z9 H; l0 D' s# d+ @% ~
t0=0; ss=1;# e* L% e* y) k
while t0<t1
8 b4 b' o% W, {4 h( tt0=t0+ts(ss);6 e0 h4 v9 u1 Y+ c) w
ss=ss+1;) g( u: S* J; `  T/ j$ f9 o
end
4 P) ~9 ^; H7 \6 v2 Qss=ss-1;
7 G1 }$ U% @5 ^' y; }& Zsj(2)=ts(ss);
' Q" F) M( F+ k1 M# l+ j5 Qfor r=ss+1:tt%删除+ a% k* M% [2 }6 G+ R" M
ts(r-1)=ts(r);
, e' t" C: Z1 ], R! Lend% H  h5 R) ^* j4 J' o# q. |/ C
tt=tt-1;$ W2 W( s  M; G* C- L6 M
tm=sum(ts(1:tt));
7 j* J; V7 e% \t1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数6 }+ o0 t& i: `/ A$ ?
t0=0; ss=1;$ I* Q% q+ V" k3 h
while t0<t1
1 v+ d1 i4 Y7 j. l1 ut0=t0+ts(ss);* b2 ~0 ^3 y% q) b/ G, v
ss=ss+1;" X4 ?' }- k. f7 o5 K6 O+ W' G
end! ?; c7 x' z: ?: b
ss=ss-1;
3 R' u& a" m" r! g0 j2 H7 Osj(3)=ts(ss);
, P+ w% m, }2 F  y% P* W8 F%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%6 r4 f/ m+ _( s, K8 }/ q; b! d" u* R
for s=1:3
9 H1 `( o' w, f" c6 T: aj1(s)=find(c2==11-sj(s));
( X# U; }& T, k# yc1(j,s)=j1(s);( ]5 t0 L7 `! a8 q
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文! j) Z4 Y8 X. u- S# X3 v4 }5 }# ~
145 L, {) r  J: Z- f
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;
4 t. @3 W  c# G, p& B# j* R3 z: F4 wc0(j,j1(s))=0;! J8 h/ ]/ J1 r1 T
end. A8 U# B+ K; t2 y2 Q
c1(j,4)=i;4 _( Y9 E+ k/ r, `1 |7 S$ x
c1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));
; Z/ G. y) a9 G/ g5 A# Ic1(j,7)=c1(j,7)+1;0 n/ i) Y% J( r4 Z% \
end
) p- ~: ?5 r; G& w2 E0 `mindvd(i,:)=olddvd;
% e- l4 N) r. P, g6 a/ Q/ S7 `- Uend
4 v% u% ?3 w7 r9 Rmindvd1=1000-min(mindvd);/ l% E& D, v6 a7 d
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

+ q& P1 U  z- d$ l4 ?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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