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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7 s) x. _3 e) w. P8 |7 I8 f
16 E2 `9 a) j" U* E8 p9 E0 O2 o
DVD 在线租赁的研究
4 X: K" U0 Z* s2 U  P3 O尹作龙,姚明,金伟
4 D7 r/ ^! O: \指导教师 汪晓银6 |$ O9 n6 O& s% C$ W* X) }- S
[摘要]:  r: i/ ^' Z. J$ b4 @, E0 g- z
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
' e, d- k) _5 {, z/ }1 [! 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+ X) J/ d% |; D7 V  m% b% M" B
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" x; M6 z& [, d8 \: T
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 }" Z7 ^4 ?: X4 z  u% C9 L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- E6 J3 G/ o9 ?/ A! @8 j
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
  ]" m2 v8 v! D9 T; Y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6 I- I- Y6 K, I" h) T& C" T4 Y& J
下。
( A7 y* P! c* F2 m) e* qDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD53 d3 U9 o2 G! R8 N/ ]7 z
一个月内至少 50%4 E* G' ]. r0 i/ x' ~! K" R
看到的最少张数5 O% F! G7 J0 s) W. n; w
4000 2000 1000 500 200
" l, f# _# \; R: H6 \  a三个月内至少 95%, B  S6 e6 ]5 l' p- a
看到的最少张数: s- ^+ ~; O5 {3 o. k- H5 q# G- t
2534 1267 634 317 127) L" W" j+ K" ?( q
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 X" i7 a: Z7 m1 ~+ W* V6 |0 }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  L+ o1 r1 c0 _4 v- }5 R$ f
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; V" C6 X0 E+ x1 b
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$ m, I, B( @: e; ^
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
: }( |; B) ?# m& N. H, C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
' G8 r9 H" t( r3 y; _预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。. T3 X. C( p: \. U4 \
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,
5 q3 |; P3 G0 A& I. W6 F3 G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。
) E$ P) y1 A. j( I# I2 g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$ m3 P& i( Q8 q$ R9 p
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4 p2 R2 b+ I5 H& O
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; }1 R- c3 y  ^2 D+ U
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: _5 m3 ?( [: h0 K5 N2 D
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
9 s2 M' ?. h" F+ r性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。; ~9 L8 P' Y( r6 ^2 o5 l; N6 ]& e
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- w  _" t* _2 ~6 {! W3 w
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& A; U' b8 T6 B) b
心算法速度快,但得到的解难以达到最优。) d* j$ }8 z: L
[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( w  x* P" E2 M: A% b
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
$ d/ d" Q3 H* ~0 L' O2
& p% X1 Q; L7 {2 z一、问题的重述
. d1 U" N1 X- f/ t! D5 W+ _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. c# h8 G) P( r
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
- C8 m! {# @& f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。
' L# `; q2 X2 G2 I2 ^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
) B5 g$ @5 i2 V3 M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
9 @; J. h* B) d8 a5 d  t5 }4 N, J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:
4 z1 P. V5 ~) V. C% K% N- j(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
8 }6 ]% b& Y- D+ D+ y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  x0 ~; @/ v7 e2 Y1 E
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$ X) w5 r5 o$ H9 ^9 T$ F2 W
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
% Y3 w; m& u/ M6 x. F1 b: M& a) F果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?
: @; f7 X! e3 ^4 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4 P) s# |2 P1 D: `% _9 A1 {! b! 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, m: g! z4 _; d6 ~5 V) K3 Q8 H/ Y
出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。
2 l9 b0 W' F. y9 H. F(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# N- G# u- N8 ~) c( a7 X
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, z% A$ j" T0 G8 K1 M/ A+ v
月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
  X; F) C* f- _6 x1 n(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( R7 y% m) |4 l* [: l3 J: }2 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。& a6 m* }- R* J% r4 F
二、问题的假设- t) A! b( w) W& Q, ~( B
1、假设所有的DVD 都不能拷贝
, _9 R+ @9 C' M2 a$ t4 G; k& u2、假设调查资料具有一定代表性
; P( W3 ~7 E7 @5 e3、假设所有会员自觉遵守会员规定
, A2 b: I0 X) w( }- O4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计
* n6 E% c- x/ ?: L* j5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关
5 r' b0 X. h. k三、符号的说明  b- ]5 {* o- o2 ]& |, q6 S3 W
符号 符号说明
' t2 I  {) `7 n, Y% BV 该网站拥有的总会员数
/ z7 Q( a# R; b! |# WDij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况( e6 j  U4 z0 `5 P' P$ }- m
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度
) i7 N. N) U+ d3 f! J6 @# oyi 第 i 张DVD 的现有量9 j9 C: a- n0 Z2 T
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数
! ~; I9 T  y$ @+ u# Z8 m( DPi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比
4 d' y( k, [2 r8 O& E6 x  C/ j2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
% U' l, ]1 i& s1 T3 \  B3
$ y; ~  \7 _, N( q# J$ y. ~& [R 为满足会员要求的百分比数
. ^9 n5 O0 g5 s8 n9 Y- U. p3 SU 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高
% }9 t& l) [: _3 [- r7 l3 d' \四、问题的分析及模型的建立及求解2 _0 |; Q7 A! l2 a! C
4.1 问题的背景资料- s7 M7 k/ x6 S( W1 z$ H, Q: ^
Netflix 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( O& z) m* `$ E  g+ _1 @2 s# H9 L
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
4 _# z9 J9 c! p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
: u- s9 r$ z2 A: B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" l! o+ y; F) F. W5 X3 M
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
; b7 ?4 y5 r$ c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,
& ]7 w9 s1 ?7 B3 m+ B0 }  D既省时又省力。& }& k: R( w1 O/ b1 n# }* B6 ~/ P
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
+ E' k5 i% K! ?; 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( d: P0 u$ V/ N9 Y& R. p; N& J8 ^. q
了676.5%[5]。
" g# _/ p# x8 u  @8 ?( d  L4.2 问题一的求解5 B( k8 C/ ?* H- b7 c. ^* G
4.2.1 问题一模型的建立与求解9 ?0 A" M4 F8 T6 Q, Z: s
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
0 }% v8 |5 W$ {, M+ }. U2 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
! e6 [; c" C8 i1 }6 b! Z从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。
* v. N1 p2 ?. M+ B由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1
7 Y- H4 X  ?! u- q' ], e. {表 17 B" y; w& n6 A) w4 f7 O5 ^6 m" h
类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数
& |9 \% `8 R$ W& O7 O5 eA 类两次 60% 60000, b! U2 s  ]  b2 l8 r9 k( ~" ]3 p
B 类一次 40% 400006 x# b: I( E. \% j% k, ^! W9 d
考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:
, H; n& c7 f5 O7 x, D0 t8 eA 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;
+ O$ S# G. u% D: U) `% D, I  SB 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;2 H8 k6 A$ O: K" W2 y0 p5 }/ W. z
根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:
) ]5 Q$ L/ ?" c( m8 _& c1 b9' n9 f6 x4 ?1 N
26 N! m. O" h; g- j$ i9 I
15 3
" S: S* z5 R5 t' c2 M8 K) y1 =
/ t+ P3 ~8 s; H+' a" S" Q9 y' S4 W% D2 H
EX = 16.5* m7 _1 v3 y5 R3 q' P7 w4 H2 g
2
. c  r. ~& |3 `5 V) ?- `* l4 n30 3
7 B) G7 ?2 n" e4 |2 =+ q, X& ~9 {' l. I; @6 H
+  e; c  }! e# h2 F8 B: |
EX =2 \. a2 Z6 R& g* g' ~5 W2 G# V' N
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2 u8 n8 {$ T! q2 R
DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,
4 T$ `' c3 ?) @) C那么:+ z* T4 [% U5 u2 z4 a
在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;
! A  M$ W9 N) h  t% x8 t. L5 g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 b* d8 f" x, ~# z$ w8 u, ?
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5 E) Z) k. r2 `2 T" o8 z& S
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):
+ @( a0 V' N  [( W0 p" D表 2
3 ~9 J1 U  y* U) U1 s) K4 w/ n8 I2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文% Q1 B2 o% X( j' m& L
4  ?2 {+ {: }7 A8 l& S5 q: w: [
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5, V" E! E( c9 P# [! w. B
经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%
: S0 P# }) Q7 e# XR 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。5 {) F0 `* F$ H4 n9 y
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
" W% c0 X1 [& n% a员数)。
& v% @& r1 K6 W6 _那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)3 j5 L  `1 I- B" j, P/ E2 O' a5 n
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;$ {$ `6 ^4 z6 ?
求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):
2 @  A$ W9 d( W6 m" m/ `7 \9 [表 35 X1 _. g: L/ H) E# |
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
9 ]- t% R/ L; H2 h0 v! }一个月内至少 50%
* P4 K8 F) P: J5 r) h看到的最少张数5 F/ K* A0 V$ J3 h0 [/ Z* t
4000 2000 1000 500 200
% @2 U5 t% m5 Q1 u6 O三个月内至少 95%
' p3 h3 e" e5 Y' E) W! H* k看到的最少张数2534 1267 634 317 127
1 _5 W; m( E* o4 Q# n& V8 z0 t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
9 K: F7 p- u" L! N% R( N$ j) u7 @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( V- A) I& {7 d' r( s
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" L; z5 U: v, S% H
最少张数为2000 张(小于4000 张)。
9 _$ _8 |( S% l: Y+ n; o4.3 问题二模型的建立与求解. q2 h' p, o9 h; ^& ^% a
4.3.1 问题二的分析5 m1 _' U$ h* T6 c* k/ p9 c
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
$ _$ k8 d; a8 w5 ~6 j' U9 \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* m; n3 o5 f0 v. m( z0 T+ U
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" a8 i2 M) M8 W% y' o
员对DVD 的偏爱度为:! w& X/ E. f# e# W
ïî
  u5 s1 E- [% @  y+ [& Xïí ì1 t! h0 l2 Z$ D/ b- {( D5 A& `
¹# [" N% z$ ^3 z; @0 n- s3 a$ {
=
4 n9 `+ ^( }+ A: E) _( m" J=
* Z/ h0 c$ F* @% f" \, 0
% i( S9 Q) r7 K) Z8 z) R11, 07 T  k9 W5 j; u+ {7 x( Q6 U5 ^
ij ij; a7 i2 {* ^5 [
ij
! w$ Z7 X% K0 ]ij D D
3 \! Y4 u! x' l2 _  y4 q( e9 ID
" x, z% `  H) O5 z7 y1 M* VDL' X4 N) I5 Z! e; Q8 Z7 x
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
3 w9 C: \6 L" O( A3 o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
3 \! u% Q# A; t, \$ \5 N8 _第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。8 Z5 g$ @+ K$ J' h
4.3.2 问题二模型的建立
* Y6 c, C7 \6 _0 f% @6 Y8 {7 r会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå  e# f8 Y* l9 d
= =. g: \) u5 p" ~  q/ d
´
8 m0 V, w* y7 s+ n: j% E; {" v1000
" |+ T5 b4 e4 Z8 s1
" {+ O) l8 _- @4 k100
. C: |* f3 u$ N8 `19 l% j9 [* E. z
min5 e3 U* D" o6 d$ a& ^% ^- V5 w
i j
( A+ [( A. I; D/ b0 Gij ij DL C
# y! |, e  f2 i& t0 E- G0- 1 规划模型的约束条件为:4 s, q/ M: y0 J
1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;5 e, o* D6 h& Y) u$ w8 l, e- o1 c
2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
2 y8 X8 b' V4 R6 M由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:
3 j2 [. `& v. _2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
6 V. ~) L* j9 n9 @  m. E' Q5, M2 Q1 h& ?) ^! H* `
ï ï ï ï' C5 h" U) ]7 a' [) {% w
î2 ^4 p/ H3 r; O& B
ï ï ï ï' a/ B* s! V5 s1 n7 d
í# H; ^' z' G6 a3 D
ì' I$ ]" V+ e& ^: B3 ]% V0 F! G3 s/ x
= =/ u5 I8 E; K- x+ t! S' z
£& \! \" K) a. o4 o
=
$ m, W, W1 }* l+ v=" w2 w/ H) H4 k8 h0 h( g1 M7 n! t
´
3 j5 k$ @- K, _å
1 W3 A; K  X# b+ R# S" c, H% ^å+ r3 B8 H% B4 M* o
åå
2 f: Q2 {6 M" ^# ]( D% L3 }=. r  u; [; t8 ~
=: I" }4 e- z* y8 q
= =
$ z% T" u/ C- N2 E( 1 1000, 1 100)/ s4 t% S) Q. ^- h( J' J" z+ I- e
3/ S; T- q1 V  Z1 u2 U( p
0,1" U9 J8 s. g. [% K! j
. .
7 U- T: [. G0 B. j& Jmin6 d% ?- W- S4 Z" Q0 M
1000
, J/ k, }+ i# d3 ~$ F11 }2 ?% A9 q0 O+ [
100
6 |. h" H; R# k6 d1& C# y+ r# I0 M& K
1000  N# g( ^$ n  X! D+ B0 @; R
1* \/ H# S8 B$ M, J
100
; s* ^3 k" J$ I1
( l' @, c1 R8 t' v+ li L j L) }. F2 b5 [1 R& z: {
C y- a% S+ i- g' v9 `
C
' g: M8 N8 u) \# b6 ]; O2 R+ ~; H3 k3 KC; o$ n+ o# ^4 k1 k3 i' D
s t+ L) x, h( V9 Q
DL C
9 u+ ]( k: Z3 W# {2 Ai
5 h/ y0 Y5 m$ a! C2 T% ^ij j7 p% H5 a5 r% }% J& g
j7 L2 q' c$ o8 h, R' s: l  }+ u
ij
+ G! V/ l" Q( p7 y- Z3 N) v: cij7 a5 E. d5 }( \1 U) [' O
i j' S' |+ [& x) E" K6 z+ s5 ^# ]
ij ij# r- ]. m, B, G5 h, V4 M
4.3.3 问题二的求解
' p/ |$ r+ x5 b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4 w6 I1 t& d3 ~! R! j+ D. X* U
Ci,j 求得总偏爱度为åå
1 _# E( {! P) r4 ~) z= =
2 f" V5 J* d# @+ A2 z= ´; v% G: e5 a$ ?2 i. j3 [
1000
+ I& Y- _+ `& V( i- i; x' d1
* A/ ]5 i1 q  a100; V0 s7 ?0 i* ]3 Y2 H& x2 ^
i j 1* ^* N+ U6 N8 y4 E- a6 Z
ij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求: \( B! ~; N) O% {/ s
预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:
$ K% U& E* M9 _0 O+ j4 F表 43 M1 O# }# K! ^% F
会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010
: Q9 F( h0 I3 j5 @; d1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)
) }- F3 R' a8 e, C' x) m2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)/ @' \$ |5 r/ L6 \
分配
6 _1 U3 t  M: A) tDVD 的
/ B  k  i6 ^. p# E3 o- U( z种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)
6 H, r% j6 i/ E会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020
, J7 e* M# J- E/ {; D1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)
0 R* H& K5 e) m% M9 C4 E, a0 B7 ^2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)
6 Z- {' G( Y0 R' ?分配+ h/ F8 ]% e& `: H# N( A7 n
DVD 的2 U7 Y9 i# J+ [5 \" u
种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)) F6 @) U+ N9 b$ z
会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030* [9 A' i& Q0 m2 N  q+ P" c- C. M
1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)/ C; ~# g0 g! _! ^9 ?
2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1): m! k" X9 @# p( v# V7 S$ w) P& U- C
分配
3 o4 g0 m5 a& B* ~" lDVD 的
6 k/ t& M5 F; j/ g; p0 h种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)
" j. e$ f% I6 |& ^0 J注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。/ \. F0 ^/ i+ S. I  f+ X: H
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! J7 z1 R% Y. T4 h) T# ~
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) Z% J$ }! L% ]
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。! ]& _) n% H) T  H/ [9 E
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
% E) z$ S9 L8 h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,
6 S- N$ f  g' f) ?4 r3 B. P8 H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9 i2 P* h# l  z, }# Q
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
2 i+ i2 Z: |; W' \  S% o& q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
+ |( v( B+ S  s( W! k了没有订这8 张DVD 的会员。! }& s; h+ G! N4 K, m: m- `
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; _( u$ g2 W0 \
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)4 q6 u; ~# G) {' g8 o6 ]. T! l
4.4 问题三模型的建立与求解
* Z4 G' ?- q0 q3 `6 Y& F0,1 变量
1 ?0 P+ R+ h0 G; Z每位会员租 3 张DVD
4 {. k9 V( ~- H. G5 wDVD 现有数量的限制
( m" U, e9 V9 q) M2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文! e9 W8 W. ~! a& B% f" b, ^
6. |8 K6 V4 s4 I! y8 \* b
4.4.1 问题三的分析及模型的建立
# V9 U# `4 s$ V. g. B4 @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$ d+ s. p# t! Y8 s1 G
会员的满意程度达到最大。
# _- |0 N! ^  D/ Q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& m% a3 Y0 u. a7 ^
记pi 为 1,否则记pi 为 0。
: j$ E; ?8 M: _1 n7 U  y) Y' jú úû
5 {- Y5 \# @2 T4 _! b( ^ù
$ h3 @! p; T: w9 Xê êë
/ x$ V6 R  n: i* a' dé
" @/ n7 y' v/ n÷ ÷ø# z8 m9 v; ~) C2 l% O- l9 u, {/ t& _
ö
6 m' p7 h2 v& h2 Y$ t, Y& m! J0 D: rç çè
; |3 L6 Q+ b6 |* c* M( _1 oæ
+ {, [* i3 y1 {. E& R7 R. u= å
- S4 P5 @! c! G* j* O$ D=
( \5 K! ]& h  t+ u! X, s- Q3
# R6 U, n7 l+ M( N! y4 h100
* h* l, A6 y4 m7 g' T, o  P* {j 1+ \* D" n1 v5 O- f- a3 }- p
i ij p C (注: []为向下取整). G0 H/ {* y7 U: s& X9 l
要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 10008 ?9 O+ O% M$ B! A
1000
% `8 Y: C( F6 c8 L; ?8 E& i, ?1, P: Y5 F& J& Q/ y  j# s
´ = å
' }- c# U  Y" F$ h) R1 A= i
% J. P1 ^' ~& ~) Zpi# R1 k3 y- [2 j9 w' P
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:8 B! P% o/ ?8 @* |* s; L" C$ ~
ï ï ï ï ï ï
9 ^6 Y+ K% \  b3 Wî7 g9 ^8 j) y- Q$ L. I* F  R
ïï ï ï ï ï
; v/ `: ~0 X' M: D9 Z/ n% qí0 t& G' ]; |! I3 k( n
ì
! f: F4 O1 N" a. U= =
: e5 J$ l, r/ j: z2 W+ q8 M  l" v7 Y' R=
8 m+ k, \; {! s; M& Y2 v. Cú úû$ c3 |# o& Y8 ]3 k
ù
7 C" b6 v3 @/ c4 A# o, wê êë
  ?8 k3 U+ |, h) {2 Yé4 x! g7 [' ~/ f6 P/ M" ^9 f
÷ ÷0 `" a1 w* r  \
ø; n' \- q7 E( O7 b, Q* T/ _
ö- b; ]* J. D4 S; O" M! n6 K: r+ O
ç ç; }0 A( i! ]$ H, W! F
è! m. m& Z# ?. `9 d6 i
æ
2 H; C; @1 v5 M/ B+ c: \£
3 ?+ ]" _- c8 k! [- V=+ Y( c' o. r8 p  e
=
% x0 Q% \% A# r2 ?0 E% ]+ {´0 J) _2 u6 |/ P8 ~) J+ m
å å4 J- B# F% e" `0 D6 c9 ?# o3 R% T
å: }1 C( [: }5 x& I, w
å
7 G5 v- i2 O  i% M! Z1 Råå- G/ e0 Y* |" W0 i/ a# w4 N% O+ V
= =
6 N/ E# v' W/ R=
  G; c3 E$ n4 ^7 @$ k8 P=7 d6 U. }) _2 o; m3 \) o, A& j  X! _
= =
; j5 m/ V% u" L' s! Q6 s$ |( 1 1000 , 1 100 )
$ h7 e6 Y, l: a. ]3 0.95 *1000
+ M+ z3 h4 x0 g% W: O' ?3
6 n3 H+ C4 {8 i8 T7 ?( d- ~0,13 P5 h8 f% V6 c
.2 B# u+ u) [/ X$ b
min' ]% u- Y% t; U6 `4 O& {
1000% K: w8 X. }$ ]  R- h; X' R9 U+ ?
1" n0 ~8 E4 w  o* }5 `) U7 U! z
100
% B$ K1 g4 e* d. ?+ S: x19 P+ L) e# i; D
1000  t9 n) c( i1 l/ L( G& V
1& F. }8 C% w# B' n8 T! t
100
  w4 c% t. L4 M% D; X# |1
* F0 B5 e  g& }/ W  o3 K1000- u9 X8 k: M" B+ a- C
1
& d! t2 _1 ]# q$ O3 j, |( \- A100
5 J0 X4 P1 b) u/ D& O. H1. w7 x& b9 x% B9 H! P; T4 [& X
i L j L% {9 p  n8 w5 H) G6 w1 p& G! T  [! K/ h1 J
C. s( P6 W: v' P5 }0 a8 `
C y
- Y2 j) k9 ~3 u7 IC
% l7 E  d$ ~5 |" z! B3 UC: I; a1 L' x3 ^! g# o
s t
% t8 Q9 C: a% [' ~D C
% n6 [2 l$ y4 D" q0 W" J$ Ri j8 B0 `# u( C' r, c5 T6 O, F: s
ij3 d6 D% \; `. s
i
2 J* C2 [$ Y8 c6 x  Fij j
* ^- ^3 }8 c- Xj
) |5 L* f' g. U' |1 A3 J- J3 lij
7 O' |6 S/ L8 @) s( c2 b: {ij
, g1 b# a0 {3 N  q& l5 Ti j
3 n2 A# [6 n" e$ f0 Jij ij
& B* n% F  a1 i/ u4.4.2 问题三的求解
5 o( e6 a" G. q0 t, c* \6 Z8 W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
$ ]4 u. S# _+ x9 y3 ]. r! z# _如下假设:* f8 {! t# h7 s1 p' w, Y) ~; q, v
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$ D  a: M) y! i5 Y8 ]% }; K1 L
还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。% B% \# N2 \* Q5 D3 e
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
/ {6 w+ X/ c! u- B% q  r  h- a9 o(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5 j5 P  w4 O# c% ^$ A
&aring;=7 T4 Z/ t, G% v/ G7 r8 B
-
+ Y2 [  g" H# |& n) E- Q% J" e-
6 y. ]  i3 P7 g! k- {8 N=
2 @6 a& R& z8 W4 ~; H( [1 kn
0 [1 I5 W! C% I/ S" C5 e* Si i9 v7 j' q% Q" z; t* G
k
4 X9 V* N: z7 N  `+ A) I7 w. `p k
% ]+ `/ _( `2 f" |8 I+ z3 w: x1 11
$ A3 j) K+ E8 S2 V9 e3 h11
4 u- z! V. @& S- N$ M( ) ,; e3 Q2 ^% D8 I
c,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,
3 y2 q3 W4 ~, ]5 S9 Z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; E0 w+ H+ @' c9 n. x
求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。# f- V$ |7 Z' t3 N
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,
& z( }; j* M0 o2 a7 d! B其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):
; a$ G* M( `' Q7 C表 5+ f1 |! E0 X2 u
D001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27; p) {& [. j! S  W& p
D011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35* |7 p3 u) K# o, }9 p
D021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 354 u. x' s8 V1 x
D031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29' _6 {( A/ V3 o  Y
0,1 变量
8 ~* P+ G0 T1 k0 Y* t0 S每位会员租 3 张DVD
% [) z# x& Q5 q- O1 o5 b; mDVD 数量的限制
. \' r. W+ s! P) A2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文0 d0 A) W- E( T$ x
7
- G4 {3 n9 g) J. P& B3 H/ C) K* SD041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
0 [% W& q; G5 g: ~9 a0 q) xD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38
# m6 a1 Z4 N* i9 \; Q9 c  iD061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36
, m& \' j& D% ~0 Q' a4 R. B$ PD071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33
2 K, D$ J5 W, V7 i% r7 ~D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32; }3 E4 Q! z. e  Q3 v! V0 {
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34( g. Z; A3 x# v& v. m
总和 30865 F3 ~  {5 |: H  X( Q& I2 v
Y2 t$ p7 [, b2 s' P
N: J! p* v3 X' s/ W3 b- [& E
Y, v3 o& n0 F% g& y8 [* n
N
5 }- ]9 n; p2 J" I6 ~: V+ @5 e# KN& Z1 J4 _) M- m, j, _
Y
: ^! E, k" q0 c2 c- z2 ?% yY
8 [7 X: D3 U- XY9 A3 r% z+ z7 `1 v; W
i<30?
) c" {1 `5 m( |6 |* yi=i+1 第i 天- d, }% T% z2 |) H6 f+ u" L8 M/ o
j=j+1,  ~# y3 E" l# `
第 j 个会员
6 ?  c: i; t# K9 kj<n?
! S: y/ R1 ?+ |) U7 v0 O' e/ K8 K会 员 j 是否还0 a! Z. ?* r( }; _
租到DVDd1,d2,d3,
6 M1 g  N9 w; G- c, OD(d1,d2,d3)减1* h( l! u$ D# g3 k  k
计算 30 天中Di
; L2 c: C) s! X. y2 k' U- w的减少最大1 x& m$ w9 F# {1 D; E- K
结束
/ d8 l) I' a( }; F$ AN
: l0 u) v: C. t' l将 1000 个人分类i=0,% P' r' a. M" Z# F2 r5 ~
D(1..100)=1000,
( f. l+ h2 Z4 t8 {j=0,n=1000) D! L, f, J6 I% n
还回 DVDd1,d2,d3,# f0 v9 J, B5 s# H, C
D(d1,d2,d3)加11 v4 V8 s$ }5 O) |3 ?& _7 \
会 员 j 是否租
1 H4 v" i* ?1 n; v5 v, @2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文1 Q& A2 \" a8 C! c1 A4 H* d
8
6 X7 B1 @$ R2 z5 a1 L图 1
3 x0 ]  R  \: I' J8 n  x( s4.5 问题四的分析
5 _% v# m6 t1 n3 U, I我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:. W. V. u3 O3 T2 Y) V! P% D5 {# b$ M
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$ y  M8 D& y! g: m
情况?
( p  T/ K. n7 F6 b( y7 u假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x52 c* T% p2 L& [+ N7 F  d
对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。
" g/ V* D% M" W& k# e* G  ~以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:
) i" o: W' C# N; QX(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}( }% |' X/ }% y+ q$ T
={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}
$ O1 i8 D7 n6 e: K& ?& P={x1,x2,x3,x4,x5}
, T  |- S6 |' k  R1 a+ ?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
4 t, U& }# ^* k6 B: s  n(即1—AG0):
! _, n5 A, A8 q4 d&aring;=; ^7 O$ j3 ~1 Q' m% u
=. j* i* \  h/ Z; `/ s+ m; z* i% ]
t7 H6 i( L2 e/ ~
m( Z5 k1 w3 n! r5 H' [4 K
X t X m9 P6 {( A1 c3 Y- I. H+ \" m
1
0 y8 O3 C4 z4 ^3 z(1) ( ) (0 ) ( )% |- }. N: c" h7 _# W
。得到生成数列X(1),如下:
2 c% U  c6 I0 q+ H+ z5 W  YX(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}
4 d7 G9 t+ K: m% ]# ?9 d& F. h={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}
$ z0 @. C& p. M1 ]' ?={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}
9 u4 ^8 R( @. W. e& p  I" ^构造数据矩阵 B 及数据向量YN* G6 S$ E+ \. i$ S
ú ú ú ú ú! [7 W* P) i: v1 U$ [7 q
&ucirc;
7 k* d2 R+ f7 N, }# F7 a  |ù
$ Q) l! ?* E0 e. sê ê ê ê ê
0 z0 i5 i( \6 I+ S1 ^2 S/ B&euml;
& M# C5 h1 e: aé8 x3 l' b1 ^0 o; K! w# [
- - +7 E3 H" H0 V6 a/ N6 D: A' ~0 u7 W
- +) F8 k% s9 H: D: h8 _
- +
. P2 W7 M) U$ ]* @=. N3 h$ O/ P: f5 _" c& b
1/ 2( ( 1) ( )) 1
& p, C+ X# T: {- g1/ 2( (2) (3)) 1
# k. }: E  N/ e6 c1/ 2( (1) (2)) 17 w" b# T  j- m+ w1 [, H# i
(1) (1)
' g" a* M1 G( ?7 C7 D9 J2 f; g(1) (1)
5 R. }7 |1 f, D(1) (1)
7 G; f5 x+ d- x& R# \% [X n X n# S& F$ _0 W& ?2 U2 g. V; Z$ H
X X& {, Y% `5 [# D2 |8 o* [4 ^
X X
$ e3 q  s; \( ?# ]" q" W' e* r% IB4 w7 q  R' M8 a3 U
M M
" X! F3 n$ j2 H  R; O) ]YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T* H& B9 S9 u3 m9 v+ K1 E2 F! r; l$ \
求模型参数a :7 ?: b$ D- f, j  i( Z. I) K% @
N- X7 X7 `" _  S3 k$ \  e! D
a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY  X6 ]# p2 f4 {% d, G- E
建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:
% i. C7 l- L8 }$ F2 A) Ya
: Q( b4 }! o% h6 j6 D% {; gb
8 P* [' \; w2 \# l* h$ W5 k& Be' E3 H* Z& {* B- k) y
a9 _4 f. d% o2 H
b  \+ Y4 B6 q3 [0 O, Y# W: ?
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )
  B( ?* x8 _* p. M模型的改进:  N' N8 k( r' A' q! a2 a
为了提高模型精度,又对参数进行估计,以进一步改进模型。将以上时间响应方程
# J+ `3 z0 v$ X! U" Z' A& t+ `写成:9 d1 n$ ?1 ]$ J. D( _
X (1) (t +1) = Ae at + B( M9 u$ L6 E% D( o' ^* N! l
根据第一次估计的a 值及原始1—AGO 数列X(0)( k)对A 和B 进行估计。构造数据" d6 c/ l/ {& m  d
矩阵G 及数据向量X(1):
$ ?' V- h; p6 H; t2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文5 H6 E4 X% @( l
94 c; V! m5 k4 G& W# L" F# O
ú ú ú ú ú
2 X) Q) d9 p9 a6 S&ucirc;
3 Q% _3 J/ m$ N- H# y4 t- pù
) o6 M' ^' j& C' b2 Q1 _ê ê ê ê ê
6 d) a0 I' w$ V1 q, ]! E$ Y* ^&euml;" l. b, b" ]7 y  Z  d7 N
é
" B: u% B* h$ {6 h- I4 W' d; j=
) ?3 Q+ ]8 u* ~( v0 M- -
" i% h& I8 I: d$ O-
" x, a) F% X; F6 R$ h1
- Y# p0 j. i2 g5 k+ H1 N1
+ N1 Z/ }) Z4 b1
8 ?" k3 E+ u) k8 _2 m% g$ d( 1)7 l) G5 C) V  F) V! |/ T
0# K) M8 h. u- `, H+ r+ p4 V# t
e n; R9 i# U6 `" L( `4 {8 r9 b
e
6 V0 N+ M4 H2 F2 ^8 xe
1 b  K7 s& `2 u: YG$ g5 ?/ C1 y! J+ F3 P
a
  t0 l8 z, n0 Aa/ o' c& W7 S. V/ ^
M M2 F* n" E# L& w3 N# {6 V3 r% l
Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T  y0 `/ X7 p3 c: y
求出参数 A 和B0 O' @! p4 e; H7 L  A
(G G) 1G X (1)' |5 q, O' i% |6 P1 N6 A2 y# v' s
B8 S' ]/ K5 N& \- K% ?$ ^6 A: a
A = T - T ÷ ÷1 c$ P/ o6 I, {# @& K) f
&oslash;
+ R( `& B/ r' v  O( p&ouml;6 k) _4 u3 a% g) [/ _( b3 B: _
&ccedil; &ccedil;è
' M  k8 H! ]( \) U&aelig;4 o: h8 M3 X2 D! z& Y
求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B
' X( L2 K" z/ G7 Y' g$ A- E& R/ Y则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -
7 B2 o0 a3 S- r- F1 N2 o8 m4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系/ C3 h; V$ R3 W# P& [% P4 Y$ O
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" \1 H$ f4 l+ v7 O0 r( K
买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大$ U2 w# J! G6 o
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:: h' A% B9 ^7 C  ?
W = f (e,m);  I0 k6 y, ]" J- X+ O
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
3 H/ v7 e1 V  F$ _. b3 }, W有关,设:- S. Y3 p  f6 D" d* D+ @
m = g(s, n)' p, N+ `1 S6 J; S) [! ?1 W5 V' U
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi
# G# g! e4 k9 P& }7 M* ?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
  |; V/ ^8 i- N) t0 t; I6 W根据以上假设建立如下规划模型:
  U4 b/ R- v+ O( K5 r- U% S) K&iuml; &iuml; &iuml;. O' c3 k  f5 u! j4 F6 ^
&icirc;7 b3 P- C# h: Q9 F4 Q' y
&iuml; &iuml; &iuml;
1 d6 T. @4 Y  Cí
9 Z5 B! M3 @' |6 `$ ]( d1 a( `* @0 i( sì
6 p( s, w3 ~4 r5 |! [, m! A/ H=/ T7 r  T- @6 D1 H% _( U* _& ^
=
3 @6 M' W& P9 r2 J6 n! i=2 Y$ {  m: {) N; K4 b5 P
= &acute; - &acute;
, H) \. z" E/ Y) x# a) b* M&aring;
4 B( Z. s- Y/ A! B&aring;+ {7 S$ o8 L& F3 A) ]
=. u' ]) [7 ~' K4 j. k( n
=
) a9 A$ F1 J' X+ Bn
3 X. u( J; s, m" Y; Ii" O( U# a4 d7 T/ H% I- g( A" J
i
- X* h0 V( ]0 i% Y! @/ y9 fn
- A- v4 q: m2 Pi% a6 L  f' t1 W! B  {
i i. d5 n! [/ n* j: ^4 y
s a
# k1 f" t7 P( H6 U3 |- F: H, Em g s n
, c+ y5 G6 B3 P7 |; JW f e m# z4 B( O) d9 H# B& F
s t
+ a! F+ {1 H' ?$ H! P: ~F W e a b
! c; n' {9 F4 p  g1
; `. [$ _( m; {7 l9 X  x: `: y1: j- @2 ~: a: V( }! \- @4 V* A
( , )
$ K% l! j# W& V, j; o- J. Q. Y$ ~& y( , )1 d4 ~0 e/ Z+ F$ v! }
. .
. p' K! r5 Y/ ^1 g+ fmax$ H' R3 ]# @/ N# m
六、模型的评价及推广# X" x- r+ [3 a' n( k8 R; C- h: H
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
7 E% Z, x6 F8 R+ X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2 u" f* g, S9 J( q  V
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+ U# C2 V1 z4 n
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3 D9 g* d0 j6 v. d) g: X
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。
  o* _, O6 G8 K  B" m+ C8 x2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文. v; }  W8 Q3 d! y0 o) ^
10- H* E* F" ^, b* m  I9 `6 K" 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
) b3 h) h9 Z% c* o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
8 T2 n, b" J+ w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。' s% L, d9 |0 q" Z8 l
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。/ v# E! ~6 q/ F, r
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/ H  q5 t% c  x$ _7 ^/ u5 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( }! D8 H8 ]5 `1 m" G) {
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
2 E; \: O2 `7 K! J/ Y  B( D结果难以求得最优解。
- w- i* t8 I- i" S& @" {) l# w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# i- w0 K: |/ ~/ M* b3 k
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
9 m* z! P& ]6 _( v* a7 R1 I8 ]* ?实际情况,但在精确性上还有待改进。
- i2 L+ ?( q' }3 |4 ?5 v  m[参考文献]:- c2 c0 _& N6 W7 [- w
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# Z  n8 u: a+ v2 N- l8 z+ l[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
2 b5 l+ {1 v. I" M. }% p( u2 B: r4 C[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,
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" ~& q8 I- s, q4 q- R[附录]:0 s. M9 u$ x$ \. K. A
1、问题二程序:
% ^" h6 P. L' x运行软件:Lingo 8.0
( o0 }7 ~, K; p0 |; f0 ~4 `运行环境:windows2000/ T9 q, V& f  l1 i4 X
运行时间:24 秒
; ?# e" l6 I. K- K2 c* x! ?% Imodel:
& n7 n. j' |  m6 D3 |sets:
% I5 O3 l: s2 Lcd/1..100/:dvd;
) q1 n! J8 A4 b6 I9 I& i5 wren/1..1000/:people;; x0 K) n' l$ z' Q, H
link(ren,cd):c,b;
# C4 @( u5 t1 L- _  U8 c1 l0 U- Jendsets
7 ^/ g8 Q8 L! `0 a( Q[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);
! O5 J; l5 f+ z: I7 J& e  K5 z& u!dvd总数的约束;" `: N1 d' i8 J/ }2 @6 c3 `
@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));
# H7 }5 z1 n- g) Q/ _!需求约束;
. |" P+ f9 N* w6 n) D) D6 E0 K, N@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);
( y, n; Q& V7 G& d0 l! G@for(linkbin(b));
7 ]% }6 e) o" idata:+ r$ t  |7 m' q) j4 G
c= ;!输入偏爱度;
2 F9 z( G7 Z) j" pdvd= ;!输入现有的每张DVD张数;
$ \# z2 ^4 z0 }- z8 kenddate$ R5 y+ k8 d; O2 b; P
end
8 q% P* E1 D# L/ h; ^  G! D2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文# B9 s3 l$ v6 `/ [: e& u% p8 t
11
2 _& T- D* [  Z' l3 F2 ~8 E运行软件:Matlab 6.53 V- G: l3 c4 r8 t/ X) I' N
运行环境:windows2000# S1 k& k% c1 v2 @) C
ding=[ ];%输入订单表) k9 l" M, m: G
b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解
9 V: O: A. O" m4 Z% i7 lk=1;; v! N5 d7 l$ s1 }& h9 s
for i=1:1000% x 为分配DVD 方案表
# X: w" C9 `# `for j=1:100
* e" |. a4 {: n9 U) cxx(i,j)=b(k);
+ [* |" x* N6 H9 X" p9 [  ck=k+1;8 {* U" Q% f- P% e# T
end
0 }' d% \$ b/ O# fend
4 S2 w- I2 H$ b4 j6 S/ B2 Wfor i=1:1000 %满意度
2 I2 Z& P2 }% mfor j=1:100
9 h' H9 Y5 D: s; s. [if ding(i,j)>0 %ding 表示订单表$ Z! `" M* l: r' U3 p
man(i,j)=11-ding(i,j);4 ~9 e/ ?3 _! [: f5 b
end8 f+ @; S/ r' d; s, H* v
end- Q0 O7 S) \6 L6 w
end( r8 Y. x* c) `" h3 N2 W. E  n
tt=xx.*man;7 E& g* @' d3 U* O% s4 K; Y
ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值
9 }$ W+ m: ~. i7 c4 ktt=xx.*ding;
- K6 f. u0 }  H4 {2 ett2=sum(tt() %tt2 订数字和最小# X4 q' E$ u6 d' z1 w- o
for i=1:1000
0 p0 i  D# S6 xk=1;
; L8 O6 h$ }+ Ofor j=1:100
0 ~" j  B1 v& g$ F' P" ^if xx(i,j)==1( e! M$ p( v  b
d(i,k)=j;%d 表示发放表
8 f7 L8 e4 B; ^; S1 ck=k+1;
& a6 i$ w1 K( d2 lend
' Q# Y) a' E# r. Jend2 U! o% v( h/ f3 M" ^5 D2 W7 N  `
end+ j: s% s* t! v! [: C) N
for i=1:1000
* K& V' P5 @0 W2 _( X8 {9 `for j=1:3+ n$ }9 h( y/ b% `1 Y- |
ddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字' [7 H2 ^1 S) N8 \, a% ?
end
" C1 m" y8 u/ ^$ Z& ]end. E  U0 G5 k; Y# F; ^6 v
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数! i2 ]% I( O; H9 t" J) v
for i=1:1000
6 H3 p: B2 ?5 X; j/ U( E' Rfor j=1:100$ @& G/ t7 a$ `' z0 [
if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)# {) k. K) V: y; m( l
k=k+1;6 t/ o( k" W  Z4 z8 C# V1 k
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
* w; E3 s* i# a% L: N1 P12- H9 |' [  B3 G
end
' v* j" M! O( S. g/ B  P' @end
4 d( N  d$ X7 l$ z( qend
' A6 P8 j9 Y9 Y# X1 s" v3 j& ek
4 p& h* l' v& L4 p: T, q6 o6 Z. o2、问题三程序1 k, M" ?1 S9 h: }
运行软件:Matlab 6.5
1 e2 x1 k1 d- Y1 l4 x  F运行环境:windows20006 J* S/ l, e& ^% L  ^" s" U+ q
c0=[ ]; %输入在线订单表0 Q/ a+ {3 C* m7 [
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,
( K9 t: G- F& z5 H0 ]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,$ M- E. [- s2 D1 P5 ^/ Q
c1(j,7)表示借次数& d# m" t* ]1 c2 X# h, O" M1 U# [
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
, q# K" K. q% W
+ X6 o( y. D, na=10;b=20;% T# N' r: I) Y+ X. t
yt=olddvd;
1 [" k% I& T8 o+ D* F% zfor(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟) q' a5 V8 s1 B# X( ]
for(j=1:n)2 B# ~% m8 @# |& y
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟
. i. k; c  K- l1 i, I- gif(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end
, }& l& ^" l# i5 s6 x) D: Yif(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end! X8 G' ^: e0 U* o) x* v2 v
if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end1 z9 `) w# B& ?/ \5 s! k
c1(j,4)=0;' U: x& K4 o) O9 X# B. [# \
end1 ?3 N0 w5 F3 R
if(c1(j,4))continue;end %以下可以租
7 k) u4 K8 z, l. {' ^( \8 T- wif(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻, K! V- |4 {& K
if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租
: o5 Y! s3 a% rif(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到+ |* A1 ?. j# _9 X: q2 Q
c2=c0(j,;%以下开始租9 l" q& R- {: ^, e
ts=0;
/ Z! I: I2 s8 {2 v2 f%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
3 {, }1 e0 N5 d2 F生成三个随机数+ u! [. d, I! z# O
ct=0;
" }3 L3 O$ J; o4 Q; `: \. C# kfor s=1:100% E1 _( B4 Z3 k$ _% Y' f
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end
3 v/ ?7 a* J, @( k- X0 Y. _end0 M# K, V! i6 K' A8 r! s2 Y, z, ]
tt=length(ts);+ M: a& x) E& U% ]
%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数7 A7 b! g  g& ]  b5 D- M* m
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文9 E/ q7 `' G) E. S" l/ B
13
# u3 `) Q! @' f$ l%ts=1:tt;3 Q$ I, ^2 y9 h) j
ts=11-ts;; `# ?* D4 V- y
%生成三个不同的随机数,按照概率
8 F7 W9 `  F1 J4 L" p- ]tm=sum(ts(1:tt));
. p5 e- E* |  o( Q% w' q* F, Jt1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数3 c- d. o$ F2 f! X7 y
t0=0; ss=1;
4 x, G- \6 o% m( l" ^. ~' Wwhile t0<t13 G5 B3 L  C. }6 ?
t0=t0+ts(ss);
, w$ O1 d% w# i& |' L3 W+ ?8 oss=ss+1;" {: a8 g5 A( s
end8 z5 j5 P' C( U* ~
ss=ss-1;: P% e* e" D% M0 [; \8 |
sj(1)=ts(ss);- V8 q1 Q! K2 j+ V/ ~' C
%生成第二个随机数4 ]$ p) `  O0 `! S3 {
for r=ss+1:tt%删除* V% b+ a9 _3 `: T* u; l% P
ts(r-1)=ts(r);0 Z$ h; A& J1 I  M4 w
end8 U; C  i0 b' ]0 E; C0 {
tt=tt-1;
! L( s  E1 j, b( ?1 V/ I: Qtm=sum(ts(1:tt));4 [  s* R/ p5 m3 b0 x
t1=unidrnd(tm);
4 A% u! u6 k; {; F) f- }2 b  A; lt0=0; ss=1;
" N  K! J/ g5 L8 Awhile t0<t1
# |$ j7 N6 A! H% ?, at0=t0+ts(ss);
5 W0 S. z% o" q6 Y" s) o3 m9 Ass=ss+1;
5 M6 h1 X  Y& }$ \" |end
) l+ o) i  n! i. n4 `! J7 O2 Zss=ss-1;$ z& K( G! o7 ^! A
sj(2)=ts(ss);  ^7 J  _+ s3 X+ j8 M
for r=ss+1:tt%删除
5 H5 @7 q6 f9 h; }ts(r-1)=ts(r);
! E5 m0 a9 P# D5 ~, jend
$ C, x; a- y7 G8 |8 Xtt=tt-1;
8 ~( W# b- @' m' _: ktm=sum(ts(1:tt));
# S% P7 t; E, Q, B; ?& a- ~t1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数
: M1 `6 H- T7 f8 k% J* I1 it0=0; ss=1;
: g. W9 }" W8 g" cwhile t0<t1. Q: Z$ g0 J+ J& r4 s$ D" c* W3 O+ h
t0=t0+ts(ss);, ~+ F9 f6 h# J/ |, x  S
ss=ss+1;
1 |- G: b. J9 r+ z0 w% P2 rend. F' ~/ @( ~( Q7 Y$ F- `/ ^8 m- {( c
ss=ss-1;
7 o4 J) S) r8 H' Y$ rsj(3)=ts(ss);6 O: f; T  a' n2 G; d2 [) [  R
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
. y, V  p2 N# Q2 {for s=1:3
% k& x/ Q0 a4 n$ m. I- r$ m! \j1(s)=find(c2==11-sj(s));/ {& Y0 k$ c! I+ n: U( p
c1(j,s)=j1(s);
$ c% d+ ?$ W5 U& a2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文  B7 H+ |( Y. C( T1 L3 s6 L4 f
146 \" D4 v$ f) P: l
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;2 j" k; g# D5 T0 y2 |/ m
c0(j,j1(s))=0;" |* I% M3 A6 G9 s# b
end+ C+ Z- m- R! X$ @7 w8 c
c1(j,4)=i;+ p! S/ _1 L3 ^3 n: u
c1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));% S; E$ w% i0 B
c1(j,7)=c1(j,7)+1;8 p# @1 e% P3 D
end
8 K5 n' `# y+ Omindvd(i,:)=olddvd;
4 V7 A9 R7 l! z, f  C' o. Kend
0 I8 j7 B* @% ]# Pmindvd1=1000-min(mindvd);
& `3 C. }8 y) {$ f% Qsum(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

  z) B1 V  c. n' Z! a) Z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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