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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% q8 i9 z' R5 K+ q- q
1
$ ?( ~, N7 Y! d' uDVD 在线租赁的研究
" w" J0 V1 w( h尹作龙,姚明,金伟
* m% C; {. C  k- C% g指导教师 汪晓银8 x' {; J9 W3 w! l# n, _) ]
[摘要]:
% U0 K+ v0 H, r) g; {3 P" M; O随着信息时代的到来,网络成为人们生活中越来越不可或缺的元素之一。许多网站
& m3 s- M7 c) h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- c7 n# o1 H, Q7 I; {
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
$ h& u% z3 h3 O; Q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
( ~, B2 `; N# |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
: Z( l! F& v' z4 ]) {. d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 S2 Y* d& Y6 \6 I4 U
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
! ^$ ]4 I/ n3 }下。3 ~! d/ |$ u; W' A) B" y
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
* A' \* b; ?4 N4 c. O* G6 H一个月内至少 50%) X/ F# F9 V4 x; Z! T- f& d$ L4 U
看到的最少张数$ k8 y/ C" V! B0 Z# q
4000 2000 1000 500 200
/ R2 G" G/ c1 N3 g( p三个月内至少 95%
; G2 D; R, l: l看到的最少张数
" D& }2 l$ B* m) m2534 1267 634 317 127) z, B# Y; ~+ }* {+ ~! n0 |( v( C+ 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, U6 T8 _) Z6 {" Q9 K% ]
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
# C  h7 @7 r# v( C: c/ C; D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
. C$ \5 a$ ]  u7 b  h& [4 {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
* d# b; }/ z8 O5 `: f, |8 y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) ~% i9 W: ]2 f- h: j; a) J
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
$ a$ m+ D. w( K. _预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。: t$ H8 Z. \" G* G  H
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,3 O: [: n: M' U% f0 ~
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。2 H% A  E' w$ B/ W8 b. ?% _$ q
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
; f; t9 Z1 |2 D, h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
2 \% ?1 C9 d& ^: D3 \; @: q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DVD5 O( T/ P5 g* }3 w5 m1 H
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
% q& _: \) x6 {7 a5 ^9 [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 j" I: P. A' r; p/ e& q性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。
6 R4 a4 _6 ~( S4 _% g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
3 b# H9 t4 X% N& J1 M$ k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/ o6 h: d* i: U' E
心算法速度快,但得到的解难以达到最优。8 d9 E2 z6 n; [" z0 t3 e2 h
[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& V% H% \$ ]4 w+ [2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文8 X' N& L* U  O. m. ?4 z
2, z9 q* i7 n( q
一、问题的重述
1 [$ Z/ a* h4 k4 m. [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
) }2 Z: K' W4 ^' ?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
8 t, c1 t% [9 Z4 j" i9 W8 }9 Y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。0 G+ B2 `; R* n4 L* a# [( r
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4 B+ p9 V; \6 ]3 |; d
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! k, d2 X  c; ?
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:9 p6 Q; R0 I, n: S" R; r) n9 L
(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, ?! G7 O( k4 r
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 a$ ^. b& r3 [7 c
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
0 r# h/ E" i: s# J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  S; X( `& p! `2 a/ q4 e2 V
果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?
4 p, l2 J4 _. z7 u5 l; S  A(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 T  i1 A( L# b# ^/ H7 `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
$ {, `) {& r. w6 {; V- T# p出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。
5 f5 O: n4 x: c6 p* O( y6 p(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
2 T; q& o) X3 g% ^4 R) S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' E( o6 O# g/ \+ L' {% T0 j5 e
月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
8 |! Y3 f" J' I& i% Z, K% g(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* Y: G7 }4 q" i4 j" E. l
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。
$ w* q5 h9 y/ J! e' |二、问题的假设
2 U7 B: A4 k) \1、假设所有的DVD 都不能拷贝
( T2 m: G* M. l2、假设调查资料具有一定代表性* t9 m1 T% `( N! L! r" {; d; l
3、假设所有会员自觉遵守会员规定
( }( c& W5 v7 D9 a4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计% F; d4 g9 w0 G; n3 s1 I& c' t; J
5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关
" o0 t# Q# ~& U' i! P+ `; D. G三、符号的说明
/ Y' K! ]9 ^; D0 R符号 符号说明4 p! @( t6 E4 p3 w, n* h  \" X; ^
V 该网站拥有的总会员数$ U7 P) s9 ?4 d8 |. x9 q+ O
Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况+ t3 N9 `* G% {$ a
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度
' o& b" S, W8 M6 \yi 第 i 张DVD 的现有量$ Y" K. l" O6 b
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数
5 K8 _9 K- ~, K1 O: APi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比
+ h$ ^1 y" d$ i7 L3 N2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
+ F- \8 w* L! Z* e, ]- ?) T) d) k$ B3; n1 r9 M+ a% a1 [
R 为满足会员要求的百分比数
7 y; r( y! t' ~. |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 @4 h8 ^9 L" D9 o1 i. E) n
四、问题的分析及模型的建立及求解
' I' M7 e7 P2 @6 G/ c  e4.1 问题的背景资料
: p( X0 w3 `7 p5 QNetflix 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3 P2 ~& a7 Z4 @- D* c. k
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
9 c8 }- R2 @  }" J0 Y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 Z& t$ ~; D1 P/ _9 F+ N, I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
7 m$ v/ L" `3 Y, G7 b$ e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* j& ?8 u  G- _8 s. r6 }  |. L9 u
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,$ Z! ~: N/ O7 b
既省时又省力。
, n2 O% j2 J% i/ A. B+ I/ \( ^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 i: d2 G$ V% c; _  ~  L
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) V+ {! K2 C# w
了676.5%[5]。
) A5 C2 x! S7 D: F! |& p4.2 问题一的求解5 b, H. n" `# s/ X
4.2.1 问题一模型的建立与求解
* W: V/ V8 l8 L, S8 ]8 C% U/ d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
" x& m8 y/ J3 v9 ^) P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6 |  \* J) b1 @
从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。6 r2 T, ?; z4 N; o4 \
由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表14 ?6 J% @! Z+ L' r
表 1
' _2 L3 i% L, a, m- x类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数# f; {' g( R  c& a4 I5 E
A 类两次 60% 60000
5 z; v# d6 s, w: {9 j1 `' RB 类一次 40% 40000
/ s. h1 \1 v+ p# O9 Z考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:( F( \  v: L& Q4 |
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;+ ?; Z6 g8 n. Y- }1 W1 U
B 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;
1 P: x- M  Q( c& [+ R$ U' M根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:/ B) ^; c$ `9 w% \+ Q' q
9' d7 U  _" u$ L
2
6 ^1 d4 h  I5 m. X15 38 K, B& s; l/ @4 p& A
1 =
  z- K4 E/ B4 b* n0 @! G+/ u1 K* o# Y* s1 j& \4 s
EX = 16.5
1 b6 C$ V* X8 U) S4 T! B, O1 X27 }0 ^) K7 }9 b7 G
30 3+ `" c3 J% a! A$ g
2 =
2 u! H8 v( W; r4 ^. }+
2 e; ?9 d8 M- g2 V9 T$ XEX =2 g& T. p" @3 c% @) H& r/ H3 D) Y
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7 @3 x3 ^: }3 e4 w0 b
DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,; q& `2 n: p- @/ m1 _7 @
那么:4 V  A' M3 n- x5 ^7 }- c
在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;
7 U; o5 E) n7 Z6 w1 h在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)
" k" @" N5 {# s' W, F( z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# R9 c. V2 w' C" p+ H, O; D9 q; P
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):( C& I$ {! `/ z; p$ Z% Y6 D* V
表 2
& k( a- j# }& _1 z" L( }2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文& x+ u3 I" [# R) K3 O. R
4
1 X1 I" Q* P5 g# |DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD59 L6 Q. f4 R: ~
经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%0 {' M( m, V4 g* ~, f% a% d, H0 Y
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。
6 V* P# n3 J6 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
) u; V6 F: m; B( T6 M* s: i员数)。8 r7 p7 X; g5 R
那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)2 |+ K8 Y. U) Z' a9 V% n& `' S) x
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;1 ]+ g! q9 j6 i1 y/ E& K
求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):" w  u6 a/ |. Q: `
表 36 R* s; I( n9 b, ^* J
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5" [8 y" U  c" Y! U
一个月内至少 50%9 }5 {  a1 O& M
看到的最少张数
( \! r: ^1 a7 S" T4000 2000 1000 500 2001 Y7 V6 r7 V1 N+ j- A3 A- b5 o4 X& y
三个月内至少 95%: _$ E( d% c/ b  O# O
看到的最少张数2534 1267 634 317 127
; b/ L  w; d& d1 w. G$ 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3 I9 r0 {7 [0 t- Z- i
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9 @. e; d, B+ w0 v* e# i) q
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8 i+ a6 t9 J  W9 @
最少张数为2000 张(小于4000 张)。
! W/ `1 I  C! y6 a+ [3 j- l3 u4.3 问题二模型的建立与求解
4 N- r6 A& C% `" U4.3.1 问题二的分析
$ v4 F9 u$ M( i- ~% @9 m* 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
& l  y/ `) D; u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
1 Y+ h/ g' A8 k8 ^( b- L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
5 E" Z) H1 n- q6 K7 k员对DVD 的偏爱度为:
+ l6 x5 M' P+ y! V' d7 R% nïî
4 Q% a) d9 _. P4 t9 b! Mïí ì7 q$ V; S/ S% }3 d& n7 }
¹/ s: H6 l% }! O, B
=% Z! Y) P; C! u. G- V+ \
=* B- A, q! M/ l. d% W
, 0
( ^, y6 a) z  R7 Q& c4 E11, 0
4 E: B$ K: }3 Y+ Z7 |) f# r2 iij ij
2 F/ q" e8 b' \' D# O) Pij) Y) [; q! r2 @
ij D D- i, Q6 G# V; R4 s/ O$ W2 w' D( ]0 q
D
$ K0 D  O6 A4 X2 |4 g1 p. N9 _7 FDL3 a3 I' a1 X; i% T. S- ~# c5 P! ?: J4 e
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5 F5 j: [9 `5 M4 J) O5 R: T; q. h; f
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, x- }2 `) l; x: L+ T
第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。* s, F5 b5 n& g6 m
4.3.2 问题二模型的建立
1 ?& P, |8 v2 U5 q3 ^0 y% @会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå
; J2 @7 ~, d- @$ K* {; a= =
8 u0 J/ J9 Z4 W% W( W- v. i8 B+ f´
3 f/ [( h6 x- L/ M, a( k# V; d/ |1000
2 \1 J$ g( H* j; _; _' @15 G- c. _  I9 y& M# G! j
1009 v: E4 b, a8 U# j# D: B
17 J) S3 @  M  A' e: ~" U% |# x
min
4 }7 B! y# P# t: }i j  _1 v' ?+ C( ^" f* H, W) B- N( L
ij ij DL C7 ]! a& J' @' J0 f* b. @
0- 1 规划模型的约束条件为:2 y* G  G1 I) {' U4 \
1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;
/ N7 g* O) R0 ^4 ^, y2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
0 ]  F( W- z' v9 _5 W$ B由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:
5 V1 b" |' _2 O% b2 I2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文; E6 I- c2 t* J5 g$ }9 Q
5
! S: E+ y3 B$ w+ P) C  J; P0 Uï ï ï ï7 E# I1 E+ f; F4 ^' F  r
î" F5 L3 C: ]/ @7 Q' m
ï ï ï ï, l4 Z1 Q8 n/ B% n
í
; a% l' ~, e: p1 u. kì/ d' l/ |3 w% o" g' T* g
= =
+ h. |$ {! G3 S1 K/ G4 e$ @£
8 d8 X5 w- C$ [. E=" t& \7 ~" {& A" r0 k1 d% \/ L
=
9 @4 N8 ]+ Y$ o) Z; ^$ _´
7 c# t+ B3 ^& D  ~5 ^å
; @$ H9 f  N1 |1 ?å) l% F3 c! E! V+ }- x
åå2 W1 x7 R" J$ P
=5 E! }' y# s# f' V! Q7 c, O
=' R5 f# h2 s9 n) E, k- S. ?$ }
= =5 H: e) b5 Z6 C) a' o; r/ H! K
( 1 1000, 1 100), ]4 V$ k8 H- [0 ?) N
3
0 h. n& ~1 b1 w, j6 H0,1% N+ G6 K3 n5 V$ k* ^/ \# S" s. G
. .1 k5 q: \! ^/ {
min
- n! P6 k' V8 F# H" @& y2 m4 U10001 m. @5 S% n0 ~7 f( ~
1' X0 V# B: ~2 u. b' A6 L) h
100% B$ r: e/ ]+ \& R) t! G$ s% u. H% E/ @
1
- K9 z% n( G( s+ i8 ]+ B10009 l$ L, i! S& o. m7 ?5 m' l* ]
1
& J2 p% X+ i$ l! b4 d: [1 \100
) p# n* F6 P+ J8 d5 o1
- i0 B0 W9 ?+ H; e) \% `i L j L7 n6 V# X" T/ Y7 T- K" J4 C% _2 W
C y
, @1 k8 P3 E! Y' k2 rC  N. k6 [/ H. R
C
* v( ]8 U$ p4 S: w1 b9 d0 Z$ g) hs t
' \1 ]3 `6 m% JDL C
$ y& x, \6 y9 m8 j. ri
3 s+ J& D9 D+ o0 N- \( mij j# W1 o3 q- q% w. r: N. O: y
j! v' R6 _6 l5 V7 R5 G5 j; \
ij
! P7 ^9 _7 [" Y# T/ Cij% ^4 J( L( ^' K3 ~$ `
i j
/ L9 S! s/ n4 s) Zij ij
0 \3 y0 t, w3 C0 B4.3.3 问题二的求解% l% @8 Z2 b4 w, N  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$ \' H6 N, j) W, s
Ci,j 求得总偏爱度为åå  I7 @; \2 _' Z, V0 m2 W5 h7 e, D. M6 b
= =6 b* G0 t& n5 ^, A+ a' ^
= ´2 c& `' L4 q$ y
1000/ I4 w9 B$ V. G, m  P$ E
1
( \$ u! Y7 p7 U5 \9 N; |100
( r' b2 Y+ y  t. y  vi j 1! \% Z) B. E4 [' X  m4 a, x
ij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求
7 h/ z# _$ f. F. |4 z7 m预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:
6 U6 S5 u, M7 O( P: ]表 4
1 U+ ^- c/ b. v6 ^) S9 ?会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010! o- K0 @( k3 B3 b# `# a
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)
; C& U1 O  w1 @9 O# P2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)) z. z+ F' q" }. x; Y( p5 M
分配+ [# ]7 M: h6 g5 w5 n% \
DVD 的- `8 ]* l" ?7 r8 D! u% a$ u. o
种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)
1 d2 x4 o+ `" [6 R# M7 i) N会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C00203 a% ]1 A$ n$ i. c$ V) }9 u+ J0 {
1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)! }  `  e) F6 q4 b
2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)
6 C4 S) B; ~4 t分配7 }. a7 X8 O- M% m# {* F
DVD 的* f' ~. N: F- h0 R
种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)
: P& C6 @8 C$ z! ]* W& h会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030
/ g; j% H& ], _+ i1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)- ]% }( b4 |4 x' N& H
2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)  E3 G5 H5 B% [. s& d. Y: a
分配  Y6 M  c$ x; [. g+ G' L
DVD 的
" a; X/ ?7 o9 n种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)  Z! x+ T5 N2 S8 f( j5 m
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。$ _) A4 h2 c& b' l( V. O, 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5 L3 @+ _& A# O; @) q8 d% r" ?
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 s0 u& A# y, L# c2 v- d6 l4 B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。
/ r! l! Z2 w# x$ P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7 i  x7 n* L" [0 p
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,' z( T+ B% b# B9 U' h. A
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
+ q$ Q) n% }" U! e7 y4 @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  o. E( n2 n# @8 K
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& K; j6 f3 a, ?7 v了没有订这8 张DVD 的会员。8 C0 p* v8 G; A6 P; |
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
5 ?: t: L1 o. 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)
  t5 r7 }9 L- V7 _0 L4.4 问题三模型的建立与求解8 }% R* J& U8 \9 i
0,1 变量
, d4 [) \$ t" ~3 v! w% F( E4 g8 _& T每位会员租 3 张DVD
9 I+ R! u) U! k) sDVD 现有数量的限制6 z- D) A0 L, ]% H2 z1 c
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文, Z4 ]) h. l5 }0 F
6) W: G& n0 z' g. V9 P
4.4.1 问题三的分析及模型的建立
0 U* S) `  \4 W4 F5 x6 U% l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
* \  q3 P4 \7 `, g会员的满意程度达到最大。) T, q/ d  f4 K" @
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( o. ^/ I3 \2 Q1 ^
记pi 为 1,否则记pi 为 0。3 w/ g+ j; Y: E) g0 E& d, \
ú úû) L. [5 q6 q" k, f5 A
ù8 d2 k- _# X; [0 \
ê êë
! w: Q: _5 o7 o& Z; Dé; \4 H4 b" B( w, g; F5 z/ u. N' m
÷ ÷ø5 C. }/ U6 j' d  m* l
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" ]5 H) X$ x7 Z4 v+ o$ p" Xç çè- F* s( x- [$ w& {( E; u
æ1 E- P6 q3 p1 \3 O$ O6 J, }
= å
& X* \: p% ^: V7 |% N! h4 }=0 i+ v- q0 g6 C* U1 m5 `9 g
3
- i/ U( L# D/ t3 ]! s4 p* r100& [( V% `4 W. r" g2 D) s4 p
j 1
; H5 l) b  C, ai ij p C (注: []为向下取整)" f, Z4 ]# @( f; K1 G
要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000! H6 z2 o7 ]' @0 j2 G) t
1000
& t  r2 c3 h+ l) J0 A1
7 u5 W# O) A& k; n3 O´ = å
  y& {! P9 \, ^$ p- ]! N= i
( T6 s* N. A7 B+ ]+ Tpi  H- ^, V9 T) ^* j$ |% U
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:6 _1 Y, W. c( a! k, l
ï ï ï ï ï ï! ^5 l) ~  e, D5 p
î
  }0 j' j3 B0 D: K# D8 fïï ï ï ï ï
4 s' ~) u# v0 S2 e7 X" fí) r( G7 p) P! I4 H; A
ì
4 v7 A$ a# @& t' s= =/ L: d0 {3 C- n# U) k; j" g) v
=9 Y) I8 p+ C) C& L3 w' ^* v* {
ú úû0 Z% G0 k4 |* Q2 d# G
ù# _" E9 `: Q* ]
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; [2 S1 J. D+ }# u+ U, Yé
# k9 Q( i4 P+ d" [7 b2 _. }÷ ÷
% ~7 Q& t9 H& q3 J0 v9 |ø
! h0 [+ V7 `! ?+ n, Oö& k7 D! F. |( {; ]! b$ M* _
ç ç  k' p0 v6 |) u2 c) H6 m% p
è
7 A( _8 t6 Z0 _& L; V- G2 s. e8 Mæ
: E$ N2 [; t  j" w  H- p£4 v" v& h2 {7 ]0 A! K
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# T# z7 f* q* E+ a: I/ A% {=
" `0 A3 R/ g0 A´
/ C! v3 A" h5 R( |å å/ G, T1 Z* o& B% [- R# e, V- u1 E
å4 S5 h6 y6 B" ]7 e6 N2 l
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, h* t; f/ ^. }! r9 Y. Z3 R+ }( h2 Qåå
2 c3 ]9 J* D5 ], J! E$ B' a= =! [' b/ B$ S3 i* q7 K1 V
=
4 N/ |- D( @; q$ W  M  g" s4 F=# x" F* S/ a7 j$ ]3 [
= =
# k/ h( i  R& L- n( 1 1000 , 1 100 )8 z9 O3 o0 D4 @9 T; E/ n+ N7 {
3 0.95 *1000
1 i9 Q, J  F2 F$ s5 z, v38 \; H' l7 T/ U; {, w; x
0,1
2 G; Z$ `( m/ U% `.
2 a4 }! Y' Y) C/ k, @* _% Omin
  p& J! V( [, i2 L( B$ F1000
8 i/ v1 u* }5 K, _9 ?14 L; G5 s8 N6 }' ]0 N& _
100
1 N* |6 k! [  q) P1( t1 Q8 x0 L- W% A
1000
' ]: ~; ^# ]  Z, H/ L- K. q1& Y3 Z/ c- Q6 c9 e
100
: y* o) e' t( g5 z0 q6 E5 k' o* u1
" p; p5 K* i& d1000
& \" ]" @) y( O2 n( G" E6 y1
% D  P9 k6 ?+ |2 g6 i100
& z0 s2 I- F' D/ w1
9 P% y5 a4 Y) |0 r. P8 O6 K0 V* wi L j L: O3 y  y: y  c
C% b: ?$ n- @) Q% _9 {8 D
C y
5 a0 T0 m; ]+ ^. J9 q9 y7 e* fC
" c, @- j+ V+ t) K7 h7 QC
3 x8 }( }, c7 k4 Fs t5 f4 x; o* n. o
D C
& y- b+ N4 m6 ^9 s  D3 b2 Qi j
4 b! Y) W: t0 Y- f/ ?. f* x  i" G, s2 u. vij
; h7 x0 u/ `, f: U8 W$ s# Xi
, L8 P" u' e) m! I1 p0 fij j
$ U7 [( R0 ?- Q: s- ?1 e. Q. Wj
$ k7 y; y5 Y8 c' ]8 Y# Pij
4 }  k' T* K* [; r$ [% I4 ]ij& p% j: Q3 _8 \7 f6 S$ }9 d
i j1 m. \6 Z2 {: M: e: |' p8 E
ij ij2 p6 M, ~0 n- I
4.4.2 问题三的求解
  \7 |; H% a" [  o# A( D$ b1 A" 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. m6 N5 Y; R  y) d  t
如下假设:
0 b9 u- [. P( Y  l/ ]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
' R% @9 B5 M; w7 }# V2 S) p还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。7 ]  h0 o2 O0 R
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
# K- H% y  {# E(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8 A; @8 k! ~# Z. ?" U
&aring;=- ?3 e; ?2 t6 W: K2 h' B# E
-
8 [. f, |9 Z; }8 \- v$ Q' r5 `1 [-
' U+ }, S+ `. k8 Z% g=
$ v* I- E- \" ?5 mn
; [, I0 H& w, ?1 k; ]1 mi i
/ s5 n2 ^5 b9 [: D# y6 Z4 sk
, l8 l) ?" \0 R! op k$ Q" D& @  q) ?* w9 s+ r
1 11
% u6 h. W5 G+ c& C; @6 n" n5 g11
- s' |3 i7 E: J( ) ,
! `- t7 V* q- x) ~3 ]c,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,2 l/ X) ^; [1 e& \
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 ^8 C% Q/ d; S3 y求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。
8 u" r+ e( a. Y0 U# p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$ W& _+ _9 o$ z2 @! J+ s6 [0 X其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):
5 e* j+ B2 h" n* ]8 ~表 5. M: S4 R8 g( [$ x  e
D001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
6 j4 v5 E4 U9 R3 SD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
2 O; j& ?9 f/ o  j& o* GD021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35% |1 J* j6 _+ c3 A4 j3 V
D031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29/ v4 z; z7 C2 r% V" m
0,1 变量
& D  y+ u' {' G+ l( d每位会员租 3 张DVD
( J; R. a/ Q" c' fDVD 数量的限制: Z+ c! Z+ P/ {( P5 w
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
3 w/ e6 \" C3 U+ m0 M# e0 t- N, r7
5 D0 h7 B0 S/ V' W. FD041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
4 ]" E8 i% F1 W2 t" nD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38
8 q6 ^! t) U% DD061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36
: ~; i( j) K6 VD071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 338 Z7 C2 X& p" v6 U9 r% l
D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 329 v* h# S" V- R+ K
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34' O" S: [, z" f' Y
总和 3086
  m$ I; s5 m. r6 A, N5 L: T. AY
; R0 H, ?8 p3 m7 T( c/ iN! s: n, }' {) J* r2 y' N8 U& b
Y3 c. y: {- `" @& Z# w  n
N! k% y: v5 ]" Z/ J/ H0 z( w
N
0 [7 z$ R$ ?' t3 S; s+ d( MY7 @0 z4 i& K  j
Y6 Y4 G4 {5 h/ Q! U
Y2 e1 l4 N8 V; m% X7 e
i<30?
# h) m% E$ v4 g, Bi=i+1 第i 天
& Z' b- W) U+ @5 W. t! Kj=j+1," {0 M3 ^2 i! Q0 W
第 j 个会员: B) w3 ~7 }- Q' P
j<n?# p6 M* q& y- P; U) s
会 员 j 是否还! b/ `/ B  ?! ~: I6 k9 c
租到DVDd1,d2,d3,, s4 D8 f& b7 u0 ?' G6 M9 z. m
D(d1,d2,d3)减18 F2 f& f) ]6 G- Q% `7 m
计算 30 天中Di/ o& o% V- {- k' w
的减少最大; n% k: c" _6 i1 ^- S# M* ]0 G( t  Y) {
结束2 z: w4 I0 ?) |
N8 L+ H, f& d4 K, X
将 1000 个人分类i=0,
/ Z% B* O9 c2 W8 L7 B8 O9 HD(1..100)=1000,; l$ O0 j$ E/ V2 h
j=0,n=1000
" Z7 _: |9 S; V; A) W. d还回 DVDd1,d2,d3,/ k4 n! v# L8 p0 a( U4 z& R/ {
D(d1,d2,d3)加1
9 U" ~4 W* s% c% `会 员 j 是否租& h6 V" j8 R. `4 h. b! Q
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
/ C1 N& B7 z) T$ y86 ^  f/ P# K7 s
图 1* {8 Z- N* L* o/ G
4.5 问题四的分析
5 V0 ]5 x* i" v9 I, t" F4 i+ r* L我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:# Q" R: g3 m" `: F: e: U
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
( S2 U4 K" q! X+ d+ F0 S情况?, i# l; i4 S) X' f1 K
假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5
; I0 R  e( a% j6 E对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。
8 V; D# B! \+ k0 Y9 V" }以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:
* {; n& a2 S( V! C# @" x, RX(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}
9 x+ U( `7 [9 M; F& y={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}
& J+ w4 @! {, @6 W& C4 p={x1,x2,x3,x4,x5}
" q# Q( l3 S! a/ s. P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
1 i/ p7 m4 h: I2 |. F& ^(即1—AG0):
' D4 _( M: Y" p- f&aring;=; D' }# Y2 T' Y+ x- [
=8 d: r, j9 c, _. Q
t6 U! o/ W* b/ r
m
0 F' e7 F3 R0 d' m! W% i. yX t X m! A  k$ @% d1 C( v
16 y* K2 |( F2 @( H
(1) ( ) (0 ) ( )
# T3 E2 x1 n; @" a9 w。得到生成数列X(1),如下:- f) ^7 `: j4 U" U
X(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}7 p# O1 P! A) g0 {  X
={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}
8 ?9 O5 f, W  `. o( d={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}& s9 p, l) [% P
构造数据矩阵 B 及数据向量YN7 u& P$ r% m6 f7 o# l
ú ú ú ú ú
4 }% J8 p  ?7 H$ _" |&ucirc;
/ o5 w  O) ~7 Dù
  O  S* O* a4 L6 J) s/ Gê ê ê ê ê
! l  B8 l. y3 t&euml;
( L( ~7 n: F3 @" yé9 c5 f1 r% E, Q1 p8 ]. \9 J) J
- - +
3 K/ p  ]8 X8 W1 D  N- +
( O* }( n, s$ V- +/ e: K- z2 F9 m* I# L  W
=
% o4 C1 q1 s( J6 z+ Y" a1/ 2( ( 1) ( )) 14 t! J& d1 Y  Z5 y! R
1/ 2( (2) (3)) 18 j) Y6 g8 i3 ~8 E
1/ 2( (1) (2)) 1
1 @) N5 {0 h$ B+ E+ x2 Z: I# c(1) (1)
- X3 V) I  ~8 |3 u- y" i0 u, M(1) (1)* x# B  k1 u$ {0 w9 c7 b2 }
(1) (1)
! a7 |) N3 H% aX n X n) d' b/ I5 l/ I# `- W: r  d3 ^3 `. a
X X" W$ J& M  M/ z6 O0 C
X X
. F4 G' P( r2 M5 u+ k$ }B
$ q) q# ]* w  i8 v% q* V( NM M+ D7 T  }( h  z- K/ L- V
YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T
' q. E% Q7 p1 ]2 b& [7 x求模型参数a :' R4 D6 Q$ T. h. Q
N3 O. x# K4 E" ^, ~& N
a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY7 n- ~, S  T: a4 T
建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:# [' Q$ @& @9 c8 Z5 M# }
a
& k4 N- F' q. ~. K2 k8 h+ |b
: K! O+ [7 d3 e6 G/ @e" k. q2 [7 Y. @, {
a3 Z: w7 \; Y  J4 }) a& w9 Q
b* @, E0 @3 c* j: e
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )
& r& j% v4 F% z. ~% F4 d模型的改进:5 `1 C) s) z( W: O: g2 @
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
7 t6 J9 h/ m' u. K; K1 G; H1 o写成:, D$ ]% B1 L) a" {- Q$ A- X( K$ a1 y
X (1) (t +1) = Ae at + B/ j$ T- F0 V3 Z5 F" P# e7 R- 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
+ d, C: j8 K' J0 f/ t  N( w& y矩阵G 及数据向量X(1):$ A# n0 ?% F8 F+ a
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
8 w# {: }0 {% ~/ N; d9
" w6 G8 {( M+ }5 |2 @2 rú ú ú ú ú
. e& T0 _7 L0 ]- t/ |&ucirc;
/ o' I2 g0 s1 Jù
! ?2 V$ e, K4 ]& ]9 N( Pê ê ê ê ê
$ u% q( c8 b, d" `+ h% ?( R9 u&euml;. k( H0 Z0 u$ \% U
é
  q$ P5 A6 e! ~& U! Y' N: \. F" `=
* e+ c8 f/ h% i- -
9 r8 c9 Z1 r, f-! k* b$ ^8 `6 D5 V5 k8 i
18 L; M8 v) A6 e# e' {
1
  N7 e0 R9 j! Q0 v1
) y* s- N7 y# {8 G( 1)
) o% {+ c2 p. _( L02 E3 k1 \2 g: a+ `
e n- d& Y# o3 J' o$ `
e
0 l; @% j4 p* h/ v8 {& c. le
# V, S7 O4 W2 y" i8 k* t  c& f) RG: K  \; p2 ]- _) D) e, c* y
a
. ]; M8 [" ~- S" ua
( Q4 Q! P/ L2 {1 N2 N0 R, J$ G# uM M% o  D) J. C; g' k8 T: X: [
Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
; D% x/ r9 @% P/ \求出参数 A 和B7 w  j7 }7 a7 ^1 s: h' z) f, s
(G G) 1G X (1)
% t: o& Z! j7 N: t! PB
  ^6 b0 ~2 V/ g3 x. n( D0 yA = T - T ÷ ÷
" e1 `7 d5 m+ x2 |&oslash;
5 J/ d4 {/ Q( y# x+ J$ v&ouml;9 L0 ]5 D* G" r  C3 }) h$ E
&ccedil; &ccedil;è
. w5 K' I* _- X5 X&aelig;
. |1 d" t$ N1 ~" R0 y1 F求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B
6 b6 `" n  A2 v# \- U则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -" V( O+ k1 ?, T* C2 |1 L. v$ B
4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系8 \9 ]5 O6 C3 n+ f8 u% }
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
6 n4 _0 r! ?  Y# T1 r3 E9 j买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大
: k; G) s' e1 c" ^' L% d* O  w# p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:
& ]7 H- H6 ~2 R$ y. P  q6 K5 ?+ XW = f (e,m);0 W( e" \% Q- |! s4 C
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n2 C" P; P5 I5 x) V
有关,设:7 @5 f0 Y. R$ g2 G4 ^4 Q
m = g(s, n)
# i' w% G  t8 g2 @7 P假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi( n; e4 i! {6 `+ t
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* F; l7 U7 Q. ^) w; R
根据以上假设建立如下规划模型:0 o1 W- U: W  e& z1 K
&iuml; &iuml; &iuml;
6 z5 `. _! Y+ T$ Y% t6 f&icirc;
9 }* x: b! ]2 X; g" y+ J&iuml; &iuml; &iuml;
9 m% B1 Y$ S0 `& g+ Pí1 g  D: k- S% P& }7 y* F8 x: S
ì6 w" o. P, G2 j( ^& |
=
( Z5 v3 u" ^# F9 b$ q* x=4 M+ u' X) b+ o% I: {% Y$ F
=9 j/ Z2 M4 M( Q
= &acute; - &acute;% a$ Y+ j( A) D9 I2 `# |
&aring;
0 |4 ~! |; r4 G  {+ k- O&aring;
& x( A) k# p( }=
4 ^+ Z8 H3 G- g=) z( }$ F6 k- o7 ^# B
n
0 p% F# a  z! q& N1 Bi. H  z- C3 S# n: S* \4 k
i- E9 A4 U/ _/ {
n1 k8 y8 ^9 L0 \' ~
i
: {5 ?$ ~& {( j5 W0 ai i% ]% t9 j6 |% p- `0 J
s a5 s2 Z1 S$ Q& |
m g s n& ]' r% {' H- @8 C% [. T. P1 f! J
W f e m
5 n5 d( ~% V! Z  W( gs t& W/ n: T8 Q2 J. I
F W e a b
: Q" B+ B. U& _: D9 F) ]1
' a# P/ _1 U9 R7 @' a1
& c7 J# u0 `0 N9 e0 F' E; u( , )( ?5 {  H# D: E7 O6 Q
( , )% b# R5 P) |, m. s1 q
. .
  d! q2 _& E# w( I! I% Vmax
. N; G7 L: c" m. @8 ^. I- F5 }六、模型的评价及推广. Z1 ~$ h+ E9 a5 J4 ~
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
' s5 V6 |# ?8 e' b' j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/ I( `: j% ]; y$ n7 c2 \) d1 b
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  A) V2 \9 X3 F% Y3 E
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
  i8 \7 k! o* F) R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。
6 I" F, r) [) n! ~5 N1 ~2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文! u- Y+ F$ ^2 P6 E, g% Z; x% K
10
! v( y7 m1 A  v+ X此模型中有10 万个0-1 变量,规模已经相当大,但是运算只有20 多秒,在10 万个变- O' k! R, 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
( |7 z2 K6 Z4 F- s3 k' `2 ]5 b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。! p: ]8 i4 X: Y% s4 R
在满足一定约束条件下,每次搜索偏爱度最小,然后按此进行分配的原则,得出较优解。
! U+ D2 h3 J2 M& P  S" d$ C: F; ~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
1 e# |6 T5 d7 _' d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" N, F7 b3 w% d3 U1 J
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
, S4 a- s& v6 h% M- e# U结果难以求得最优解。
0 X1 w. Q, k' _0 ]3 A5 G" z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
+ f  g5 P8 Y, Q3 h6 M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
. q9 I9 v0 F7 t实际情况,但在精确性上还有待改进。& o* _9 J  T: n% X  X
[参考文献]:
0 `, |! A5 q2 m0 q6 f5 _: M[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% s" R; D( C# ?# E+ s
[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
# H; k* z, s9 n4 _" ?0 j[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,
- j# q; ~$ D5 {: J3 p+ u第17卷第1期:72至74页,2003年3月6 X( q7 X6 v5 G. \: X$ h
[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+ K+ U3 e' j" J! P
[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日/ x' F2 {' Y9 |8 H& ~# q
[附录]:: X% Q  n* [9 A. i2 T
1、问题二程序:& L. F+ n' j* k5 c/ p6 o, m
运行软件:Lingo 8.06 i# u( B- S  r6 n
运行环境:windows2000
) X. Z5 n% H" o! f8 z运行时间:24 秒3 r% z# J$ L7 S/ D
model:
% R5 G# R' A+ }( qsets:# ]7 T3 F% }! F6 i
cd/1..100/:dvd;
/ S# k& B9 Y& M" eren/1..1000/:people;
8 O4 _0 g  I* ]6 i8 [  z( j; Hlink(ren,cd):c,b;; F# w; X3 z+ ]+ t- M9 S
endsets2 Y9 u  B' F$ i$ J! c  i
[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);$ X! R! L4 z' l0 I5 M
!dvd总数的约束;/ O/ x, k$ ]) T# n
@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));
2 L1 j6 g! f- l+ T. R!需求约束;2 M+ X4 W  i7 `, g' [5 s& ^
@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);
5 T' }; e) V/ x( R@for(linkbin(b));
/ T4 b- t% H: F% }data:
' Z$ Z# G, J2 vc= ;!输入偏爱度;! w8 H/ w2 K& H3 z8 a( W
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;
2 P- |: E3 C; q' ~; x. T/ Venddate
. f% O# i( O5 o0 `( W3 Iend
8 b7 v$ ]/ S# j/ A) |% W+ e% @& s2 {6 ~2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文  U$ Z8 v( @9 \' e, Z# y4 [
115 i" n) g$ P# i( y
运行软件:Matlab 6.5# d) P1 f; y/ Q* o1 q( R
运行环境:windows2000
6 g" K, W# S7 A1 [$ y) P- O7 V' ^ding=[ ];%输入订单表" g9 J! Z' X. B8 s/ j8 t2 j* u. |
b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解
$ Q8 ^& B  Y6 ]6 L: Q. Hk=1;+ Z6 a7 t% q* I% J3 N/ a
for i=1:1000% x 为分配DVD 方案表
4 S7 t; A: R  U0 a7 |% efor j=1:100
" Q" Q9 }3 f; O' ~6 Uxx(i,j)=b(k);& R8 N7 W5 M' O6 p$ n
k=k+1;
! T! m& u. K, s* r' N, K8 @end( x9 [9 ]0 I  Z
end
6 o& N/ _) z5 {/ k; ifor i=1:1000 %满意度
* @6 L* ]; q' ]" C/ P6 jfor j=1:100
4 x/ C  T+ @: B% s' Tif ding(i,j)>0 %ding 表示订单表
. Y4 C' T- O/ G. M* s  [2 E+ ?man(i,j)=11-ding(i,j);
; z) N' V% }" u. {! Kend
/ Y5 z& @6 I8 a+ F$ ~end
$ I  h! p. H3 kend
- E: a7 y7 A' @1 w. Dtt=xx.*man;9 N8 ^- {& m. {9 h4 H+ c
ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值
; k4 m1 Q/ X. T7 ltt=xx.*ding;' `# g/ U9 U3 G6 a6 V# \
tt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小, l! w% _+ S2 n8 L3 O* `
for i=1:10007 Y  L6 S* U! j- u) A1 K4 X& b
k=1;3 {7 w' k& Y# U4 V
for j=1:100
: M3 z  u- x& L3 {/ m7 c( G/ Y4 [if xx(i,j)==1
8 y4 v0 e0 L" `6 V5 y1 n" yd(i,k)=j;%d 表示发放表
- {7 B% T+ `% ~* W/ U, Ik=k+1;
! `, v0 a9 E  u  t  U7 e# }end  E; X& M( E+ r  U
end
) O* p) k) a9 ^end# s( h$ F1 d; X. G( @3 O1 S! y
for i=1:10004 Y8 {$ ~+ M+ K7 Q; a% W. R$ p
for j=1:3
$ M& r$ G" V# s2 q3 j1 s7 I) [  Tddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字
2 ?7 I+ k8 B! C1 }+ _% ?' Cend  F5 c* ^. I6 Y( X$ X, z7 ~8 Y
end
) W' w- _( Z5 W' F4 ?9 xk=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数" u, ]' ~6 F# E" {+ c' a6 T
for i=1:10003 K9 f- O' H8 a' q9 i0 ~, D/ N2 d
for j=1:100
8 _. d* m& P8 mif (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)
3 |# |* A: j+ a* rk=k+1;
/ a8 T  ~- w' b( ~2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
: n6 M% j' i2 u6 T0 U12
) d; U4 E/ x" u% R2 l$ y8 oend+ d' P# Q! k) l5 x9 l
end8 b/ G3 C' \% ]% Z& Z
end7 V6 u  v, D4 k4 D7 \- P8 n
k+ d( |  n8 i8 t8 ^6 w4 l
2、问题三程序3 g- M1 S6 c% M; O- M; d
运行软件:Matlab 6.5
# P$ m( C( R# g8 `7 }8 S运行环境:windows2000
0 Z1 C5 b" p; M* G6 Wc0=[ ]; %输入在线订单表8 ^  q2 f) Z. L: }. k( u) E+ z
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,
% c2 V5 l% h6 i8 i4 Uolddvd=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,
8 f: A( ], ?0 f( `, Hc1(j,7)表示借次数
/ x# j. B9 K* p4 v0 Xc1(:,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) `7 c3 W* ^  }% H  Z
  {3 P$ p1 F; G+ x
a=10;b=20;
7 Q$ E# }3 ^) t2 d+ R( E1 Yyt=olddvd;( I) {; t  p+ d3 r+ q/ h0 u
for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟  [8 B' U. e) N7 Y  Z
for(j=1:n)7 s2 X0 b/ D8 y3 Z6 F
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟; P. c9 h; W2 N
if(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end
8 A) A2 Q# ]2 y  [& mif(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end. C/ }! s2 S# G+ x+ b" N
if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end
6 M( k5 k6 R* i* Yc1(j,4)=0;
9 H: Q' l+ K1 r* `# Z7 \end; {1 z2 ]) i- R- Y7 s; j& n; K* ]
if(c1(j,4))continue;end %以下可以租4 m7 v+ `6 s3 S4 K
if(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻, A: |2 [9 V3 T  ]  }, I- d4 [
if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租1 M" r7 G# v7 I) b
if(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到
* b$ a2 P6 @3 ]  a6 Qc2=c0(j,;%以下开始租4 F8 U/ m* T7 g% u! i8 E. j8 u
ts=0;5 X& P" m3 l2 `, |3 [
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%4 p+ T# W7 L& E+ ^: L+ ]3 a
生成三个随机数
7 S2 ~: [: d/ |. r8 o9 gct=0;0 V/ r! c( h; j, d
for s=1:100+ B4 h: {, z- w. l) M
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end
, `* Z% _5 k6 r' H( N. b& pend
7 q3 E' ^& F; T& X! [tt=length(ts);
; t' w, z$ ]. D; X: z; _6 C& x%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数
3 F7 f0 {. ^9 N0 f/ m% `2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
% K+ n' `/ p) m* O: B* m13
- B1 g) p, @0 ?# X% m%ts=1:tt;9 v# R% o" X6 O" g( a, P- i% [! @
ts=11-ts;+ a! b! u5 v1 S. r$ \* z
%生成三个不同的随机数,按照概率
0 `. s: X$ ?/ vtm=sum(ts(1:tt));
2 R. P2 r3 U9 Z5 n# m  _% C8 Ut1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数
- l& |3 H  ?8 r; P9 ^% Jt0=0; ss=1;
8 Y/ T- i, ~. I" @0 }% Lwhile t0<t1
) H/ o0 O, ?  u1 Ot0=t0+ts(ss);& z8 b0 H+ b9 B2 o
ss=ss+1;5 j- N* x9 D. X; y
end
1 c, e7 @( G5 `. B: g; Iss=ss-1;5 G  v! m/ {& X; ?  b1 U) Z
sj(1)=ts(ss);
$ M; q5 }0 X; t%生成第二个随机数# d- G! l; W2 Z5 u0 J- U# e; q5 P3 C
for r=ss+1:tt%删除
8 h2 E) C2 y0 }, J6 C- E& P1 @/ Qts(r-1)=ts(r);' e( J) C  E+ S! U- _
end
. M0 B4 ~: N1 Y$ A! S3 d# htt=tt-1;
' g' s8 I  x' D& v3 c$ A' \tm=sum(ts(1:tt));
3 l0 a/ o5 c; m" E0 l( Ht1=unidrnd(tm);2 r( y* I4 {. Y3 |
t0=0; ss=1;% p5 v# m; c: o, U  `, D) F
while t0<t14 e% z* g  |- Z" q5 K3 D% A
t0=t0+ts(ss);
4 R- H( s+ ~4 s; Y: T. o, r; s0 Nss=ss+1;
! \, J0 k3 L( P  O2 Dend
+ O. v. h% R# F% e, q) F; yss=ss-1;
' a, s' M/ j3 j+ _+ c, Z* esj(2)=ts(ss);
8 ^  G4 R" N; n6 `9 P' ?for r=ss+1:tt%删除
% k) m" j7 T- C3 t- rts(r-1)=ts(r);; i, [) {- ^0 v+ M$ a
end
+ e) W/ o9 m9 Y1 ttt=tt-1;2 L6 s' B4 K4 i! E3 N0 f
tm=sum(ts(1:tt));3 E! s; {+ O# z  u' `- S" K5 Z9 u! j
t1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数  r1 X8 p/ U1 b/ \
t0=0; ss=1;3 c, o5 `0 @8 A, n  g
while t0<t1( c6 g9 X& T( N2 v  k" ^% q
t0=t0+ts(ss);2 K$ }& i) E3 B- f
ss=ss+1;6 q8 x+ y& Z- y# \" l
end4 w& g8 |  \+ S3 E3 A$ z
ss=ss-1;
6 [# r( q) @4 Y' o* vsj(3)=ts(ss);
6 z6 s8 g8 L' n# T$ @$ M% i%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  |" q, e; r8 I( Y  B5 sfor s=1:39 ^6 p  E8 z( E5 Z, t! d* r1 T8 t
j1(s)=find(c2==11-sj(s));8 Z  d5 g! a/ J  J4 j
c1(j,s)=j1(s);6 x! M9 Q  [+ k8 ]5 k# }  z
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
+ V* U" ^+ |- ^; [- b; x14* T- H5 G3 B4 l3 m% P" \0 Q
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;
, `4 v0 \  Z+ G, `: Oc0(j,j1(s))=0;
" h# D2 A+ R( k( |+ T& J5 Hend
% T9 Q8 K. y8 B1 W0 k" s; bc1(j,4)=i;
7 A; l6 I) d, D+ n! V: Hc1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));
! F2 O9 W& `8 ]8 L8 [  gc1(j,7)=c1(j,7)+1;5 ^- v' z( x) o" v2 Q
end
( q% l8 G% H! tmindvd(i,:)=olddvd;1 x* n0 L4 U1 E' M! S4 l# s1 H
end
/ ?- E, I3 B8 i+ J7 v4 mmindvd1=1000-min(mindvd);2 j4 a" ^2 N/ S- I
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

" f1 Y; ~& S; ^1 h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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