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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
3 d6 g' l1 |4 |3 F1 A& T* D1
: o8 F9 k" q' q' lDVD 在线租赁的研究& m. ~8 K% l) S( N7 C* n
尹作龙,姚明,金伟+ \9 V) S3 ^! a! Z. A, c4 \
指导教师 汪晓银
: V. A4 x( p' G: P! d4 d! R[摘要]:
. a* i7 R7 F6 H' L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
/ ]6 G& W5 |0 D; K& m" R5 W, N, W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% t# F% m  J/ U
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- l- G# \# r; B& R8 n- A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
, V" x& |* S9 q, q" C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4 R% J$ X; a& b+ p2 J8 F0 D5 g
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
/ E, w1 g" l& ~# {) b% ]+ f1 G  T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
( I# D0 h8 O; ^: F  j下。
& ?3 Z" E5 m5 _8 E" uDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
2 q' ^! t% K# P  q8 m6 \# M: f, X一个月内至少 50%& Q2 |; Z8 B+ Z# f/ W
看到的最少张数
# g( @4 ~* `; A4000 2000 1000 500 2004 k3 c/ |+ A: d8 |$ c) @
三个月内至少 95%# x  W( }) N1 _
看到的最少张数$ p0 f0 \4 _% }& r  Y2 R4 J! h
2534 1267 634 317 1271 C4 A2 p+ Z  G) ^- `$ K
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—15 e) k: H: ~% ^4 w% B) p. Y. `. M
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: K3 I8 n( J4 a- C) K9 G
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' L; N5 W" W2 ^
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% u/ y: i( T. K$ B* F) I% O! c
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
* h# r2 g& `( l- }. |. t7 {- p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: E* H7 K' Q7 Y3 \/ u+ d0 A4 b: C
预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。
. ^3 r, E% d: o" R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,
8 g# V* v8 g9 V1 ^8 E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 K/ O; _% q3 R1 \
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DVD5 N2 l: A4 P% j& r5 g# r- O
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1 Q, y/ B2 E" u1 z7 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DVD
/ e0 w/ O' u4 }4 D6 _  O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) m) Q2 X- I! \, e  M6 Z
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7 x. N- ^9 A$ G/ U1 C# u
性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。% k  R9 L% V' D& U' x' O! L
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
# x+ D9 I+ |, o2 I; i$ H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4 f  ^2 b% j% S
心算法速度快,但得到的解难以达到最优。
9 h' {& F( H- H9 E# ^[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+ s! e( T- {" Y7 J1 ]
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
! I) V, R  c! \" i1 t& f9 _2! r- s" A& v6 M- `8 s
一、问题的重述
0 N  A# u* h+ |% |5 ^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
! e4 y+ ?/ i: A1 k+ F* R3 M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9 r8 d( C( `7 K) ~* j5 W$ v
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。
& ]$ D2 X6 ^8 x1 b网站会根据手头现有的DVD 数量和会员的订单进行分发。每个会员每个月租赁次数不- a3 Q9 Y, @# |0 x, ^. P9 g
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2 L5 |) D! ?% ]- a5 s& \- e
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:
; N9 ^; L4 i" N! F, ?(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& [4 c) J; K% N6 j
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
9 T" m& D: T( |$ {0 s3 A$ s+ H5 ]/ l40%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
" W6 q. H6 Z5 A% A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
* X  ~5 d! t0 o, U3 z+ X/ u2 z果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?
3 u: \! a2 j3 O4 t2 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
1 P: q  @" r$ [$ }9 J- Y1 j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
* b7 M3 e/ X+ x) g" L4 o  U出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。
7 s& s* z# a2 c& c/ Q(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
6 X; |/ Q& D: d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- T5 P+ P3 J. C- x
月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
9 M' y/ T/ m$ @1 S(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, N6 u: i0 E4 V+ c0 U5 F2 f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。
- }  X% w5 ~9 `* J二、问题的假设
: k' }- c6 C3 V! R& k1、假设所有的DVD 都不能拷贝) `3 c8 q+ H' q/ d; i; k8 k
2、假设调查资料具有一定代表性  J1 e! D% D+ s# ~
3、假设所有会员自觉遵守会员规定
# ]8 c2 r$ f5 y4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计
- [1 ?5 Z7 X, Z+ u1 J2 g% n# m5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关/ ]0 x9 |8 A! u! i7 |4 w& O/ Z; h* _
三、符号的说明$ ~" `0 ?. U, h. E8 T0 s1 L, J
符号 符号说明
! T. S+ D9 ^1 u2 f. v1 J' iV 该网站拥有的总会员数/ q& j' ]% ^! B, W
Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况# }' @9 O. x$ u: d, \
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度/ [5 I8 v4 h7 a1 S# A
yi 第 i 张DVD 的现有量  @; P0 Q: I- E; H! v; p% G2 F1 F
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数5 k/ O( o& h" k: k5 M
Pi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比
1 U, C% f0 X4 _2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
. k1 A2 {2 P# C% c. E# P3/ O. z% \. l3 Y6 [
R 为满足会员要求的百分比数/ K0 C% U0 E/ q/ [
U 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高3 |2 C+ ?& {% B: P
四、问题的分析及模型的建立及求解3 y% i7 n6 V* C* k, V- @7 E
4.1 问题的背景资料# W. k% T/ M9 Y
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  f4 p! s; O( g2 g# p" \5 ~# l5 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
, @0 R- Z& [$ Q# l+ c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
/ y" `# R" q& o# n* O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
# v* ~& s- V" U# u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
1 P% V5 q- _0 b7 @; E8 K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,
. S2 ]: {; D0 c: G6 m% K, C既省时又省力。% `0 R! M2 P. s; A& ~6 }( S
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
) L  K% Q1 z: ~" N" K: ?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# ]$ r2 z# V9 h+ G! \
了676.5%[5]。' p* T* L( V* c& S# _4 b9 K
4.2 问题一的求解
& `3 l. q; F4 U0 H6 M7 O4.2.1 问题一模型的建立与求解
( p( y2 u1 ]$ H0 A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* F1 N* R* D; _3 |" U+ ?
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5 M& r- B% A! q
从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。! U$ Z( ~3 r, D& V/ Q5 c
由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1
1 W6 t5 u% i7 f. }( T表 1
2 @2 Z( d+ V. a( e: t类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数$ j) I% x- p$ u4 {
A 类两次 60% 60000
3 w2 w4 p( ]# L* |3 Q) L4 g) HB 类一次 40% 40000$ y# B6 N# }8 j/ e3 _0 i3 b4 s% U. t
考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:: j: q; b! h5 n
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;
0 J7 F) }+ S5 ]7 [- L# q  w+ b- oB 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;$ G- y( N3 s! _2 K
根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:7 Y6 s+ x' s# t# W3 k: a; b/ n
9" ^; J4 e' J" K$ y0 H3 G
2
8 y; I* v, S* \- A15 39 [8 V. e8 _4 r+ m: a
1 =( |/ \4 b* |3 i$ O: g7 n, \
+9 x; m" }  T( p' C
EX = 16.5/ C6 i2 u+ C) `* H+ L: l$ _
2  J- Z+ a' }' s5 {
30 3
. ]9 [. J* Q8 I7 T' ]2 =
  M. P) p. {/ B* {7 v4 y+
2 U0 k/ k( N  N* v" _9 fEX =
8 i, ?$ E: P- B: c# H3 b, I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- v! C- I  Z) M+ R/ W
DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,0 P2 W  j% X2 j" |
那么:
2 T0 o. T1 Z! [/ E! y; r# r9 G在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;. A4 u6 F. s' h2 p" U" _3 `4 U
在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)2 R8 h; w! p4 {7 M4 N" o! S
根据题目中调查 1000 人愿意观看各种DVD 的人数,我们得到会员愿意观看各种
& ?( }9 a0 R1 J: h  q( XDVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):. Z9 c( N7 f: b- l: ~# Y, |
表 2
7 Q5 E% @( n8 g: ]2 e: _# j  \8 ~9 L2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
- p7 X. q8 {3 s4
+ Z% a5 }2 {8 v+ XDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5, e6 l( ?! _0 G7 g# F
经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%0 y* r& y) Q4 P6 U
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。
" L+ `, V$ c* k% [( g7 t8 n/ q/ {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
1 O0 ~6 `3 k5 i0 b7 U! J4 c员数)。
4 r7 ~! n5 P! R' L) u" ~那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)/ y2 L0 F) F/ _
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;
+ a0 L- j7 ~4 `  E! o3 U求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):
, w* S7 b% o8 \9 Q表 3  m: W, x; P6 l' E4 x
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5  G5 I$ w% x4 g2 b9 E
一个月内至少 50%
+ B- g. a2 B- m; J9 ?看到的最少张数7 A5 r0 g  g7 v0 k% F0 o
4000 2000 1000 500 200
$ B# [! ^* S& R  c三个月内至少 95%8 A3 o8 Z7 V3 S9 C+ L8 S
看到的最少张数2534 1267 634 317 127
/ ^& j& w  v# p  g/ G0 B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 S( \. A( Y: c: M1 a( S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
5 V+ S* D0 }* G' t' h) y7 `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  v$ N# z" O+ s! v& M
最少张数为2000 张(小于4000 张)。! k! @  \8 ]1 }
4.3 问题二模型的建立与求解
7 R- L+ H, x. f8 \# V4.3.1 问题二的分析
7 W* U7 ^) l* q) Y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
7 B/ J1 r' y, ~8 j8 Z& [  c程度。首先对满意度进行了如下假设:在会员的在线订单Dij 中,数字越小表示会员的
7 O6 W& Z3 D; L: F- R8 O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7 u$ r7 F0 ^- A3 r
员对DVD 的偏爱度为:
7 N8 U# M( R% C2 u2 yïî
' o* I+ ~. L  W: D/ f! vïí ì1 l& r; y4 l( f: F+ B8 ?5 B
¹
& g- j, Y% G% _) N9 S) }# l, ^=
6 x0 B6 {& F+ P3 O' l: `=, S9 \6 [& x3 g# v5 ]
, 0( _, F' {# |' s
11, 0
& b% E6 P0 j4 I. V; \2 Eij ij
6 H$ z% g$ @/ bij$ _& B+ y7 o# W; p, w% Q3 t
ij D D
$ J6 r4 t* f% tD. Q! m5 g5 d0 A
DL' R3 }  W# F- ?. r& 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
3 N3 Z/ N; R3 ]5 C  e5 n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
& U5 s+ o' j1 t6 u4 w第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。, z, {. r- F* p% i% l/ i, E
4.3.2 问题二模型的建立
) N$ _7 {# z- B9 f/ c! H1 j% R* T, G会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå
8 S! n5 ?. R! ]( _- D+ g= =9 W" _, \% `! c+ I
´
% B/ v4 [0 }% T; q1000
, r3 Y* K% _; L  [# b  G" Y: C7 Z1
- \' B2 J7 L  V+ r. X1009 x0 X3 X) W$ ~- p8 S
13 |0 x: I& T8 _. [8 d0 j* s
min
' N  J5 f3 z4 z  J- V( `, }i j3 c; m* C! p. }5 |- n2 j
ij ij DL C
' ?, |/ b$ g5 r/ N0- 1 规划模型的约束条件为:
! s' ^- K& b3 m) M8 |- D1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;
9 f' B, J/ o8 h4 r, d3 Q2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
& w8 l: o# Y1 n8 q& i/ Q! A) m由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:
6 i2 ?, R; ^9 L' U  _% P$ d2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文/ O; S6 [% m/ T
5
9 B% H- }3 i. A6 a0 H0 r6 F4 ^ï ï ï ï8 b5 r2 O  H0 j- _% `( n% h# D
î
! l" U1 F$ x$ F+ b* e3 Q0 Zï ï ï ï6 _5 i9 A6 l7 {
í3 Q0 }* E- ~2 v" W
ì+ |+ w' J5 b% s+ c
= =1 Q  o4 F0 `) ]3 w6 Y
£6 F- H6 _1 D" z; N  J
=% p+ D& W7 {' i* l; R
=1 t% K* J" a$ |( g
´
3 R; D& G! Q* a4 H# M' ?+ jå
, U& F& I; k9 V# K1 B5 i, e  x, L/ yå
' Q, f0 _3 g1 z! Z  ]- eåå) r5 _% u+ o) ?- p/ f
=
  J0 R: X, y7 g=
3 l. o& n# V' H4 Q= =. x4 z4 Y8 F: W" C( t8 Q
( 1 1000, 1 100)
0 ?! h% }9 V. B- {$ L3
3 l  I. d% w9 M! f+ D& k4 A# ~0,19 e# W* [0 S) n; b- C' _! @$ v9 b
. .% |( W7 p- a( ?
min
( j$ x6 a+ v2 T/ A" l7 w1000
) U. W6 w! ^1 v* j4 ^9 w% s# r12 @9 T* B2 x3 }. h; G/ x
100! c8 A; W$ I% E0 {3 i  b( I+ e
1; ~# m& v: Q9 E1 w' C$ Y
1000
( Z/ U& |+ `. t) W4 ^/ {1
3 ^, R" h4 w9 M, E; L0 y6 Q0 x100
0 g, z0 v* m7 U, N/ b, v1
; n; Y, s* Q, D, W7 |, T( L. Di L j L' h# W6 r; Q. C+ Z9 y: k
C y/ q. R" v! I; h) U2 v9 J1 C7 Y
C
: i: X4 Q# l2 {C1 [  ?" U7 N: j" q! {& D
s t
7 c2 X  N- R0 N) tDL C# {" i6 e% A6 l$ _
i) S0 f. D3 A- o4 C- F! |, o  L
ij j- b/ D: X; O! w* j
j" c; t% F0 E" F# M' _
ij# x1 f& h- b5 q$ `( m
ij3 ~* ?$ Z% k: @
i j
( W' v7 J& g( y: h! x. cij ij: x) t" }+ p8 _
4.3.3 问题二的求解" Z4 X; _- Y$ X# L, W
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, |! Z) |; u- C  v7 P) ]
Ci,j 求得总偏爱度为åå, r! z  u- g. Y! D& B2 _7 f* i' N
= =! S# Y" w3 a, r" h' d% R
= ´
% x" ?1 v& d  ^9 m9 \( c' y$ B1000
, @) V1 t3 V2 N& ?- T9 {15 B9 z$ N! ?& B6 B' m1 k. S
100; D! t0 Y6 h2 W+ C% @2 i( s6 p
i j 1
6 o6 J3 w. B+ iij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求
# p3 E# k' v# I5 |! {预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:3 a8 E& i0 K$ o6 p) A, f
表 4
0 W" p2 O* G8 O: B- _' F会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010( N0 ]! B! G7 |7 H8 L9 t& n
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6), h8 C1 E, N) z4 A' g$ m; M* [' }
2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)
8 r) h  {9 C  W1 ^3 S; V" Q分配
3 \2 b& E  m1 xDVD 的8 X3 g! [. G% 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)
; Z2 V3 d2 O/ b/ E: ]会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020
+ v1 x2 k9 U7 U+ d* h3 Q: i1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)# I$ [/ y. l. o( @1 E& H. P' D
2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)
; E3 n, _5 b% ^* F分配
" ~8 l$ R: ?: V( Q# L& L' tDVD 的
+ n% Y- c4 D6 }, W3 _4 e$ @种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)) `8 t1 z+ r  K9 z8 C; J+ `7 t
会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C00306 s4 r% j6 F# f
1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)
) }, @* q! N! a1 z3 F2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)
2 c+ @4 g8 A. t5 e0 @% Z5 S分配
7 U8 J+ S$ p$ X+ z7 n, u. wDVD 的
' C& i6 Y: f; ~7 O; G& u) l% _/ \种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)! V; f* n, H& S/ P& ?7 M) [5 t6 F7 F
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。' D0 ?+ f  a! g7 {* E0 [. e
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1 h' I+ h. _- P0 q2 p; l; m
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; {$ T9 _$ H! i! Q2 V
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。
5 _* ]& o1 O* Y# h! \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
3 T* G( I2 ^7 r7 E7 a1 u6 ~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,
- y# H4 t6 s1 h1 g" ]2 z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! b' K* J, F5 C, s
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
) g) g- T+ r+ v1 `5 z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
( G7 _4 \* M( n( b9 A了没有订这8 张DVD 的会员。) L! y- e, U  `/ v& O* O
比较上面两种分配方案,我们选择第二种分配方案。第二种方案下,前30 会员的& l) e; W. o% ^& [& ]
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)- T9 w; A4 _' Q( @* v# p
4.4 问题三模型的建立与求解/ _1 K3 U& Q: ?8 {3 l! B
0,1 变量
$ x, _5 S% E  {; v" L0 g' u' A每位会员租 3 张DVD
/ W. ]7 x* j5 z" x; C. ?DVD 现有数量的限制6 U4 x4 [: B2 S; z; G
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文+ w) ?9 z" {8 K+ E0 Z4 K6 `
6- e5 X9 y4 ^. i( q2 V
4.4.1 问题三的分析及模型的建立3 P+ u+ `6 f( _: D" t/ |7 v
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
1 s2 O( g) H# |4 @6 f$ J9 `会员的满意程度达到最大。
7 y8 i0 C0 u+ |) g0 X" v! x8 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
, I; W5 o8 c# r+ z7 |记pi 为 1,否则记pi 为 0。2 P8 a$ Q# d/ D( k( U. u# a) l7 b7 M
ú úû
9 E6 L- s1 K/ H8 \* gù; B. ?* O9 D" X. u* `6 Z! K
ê êë* H) j- m. z6 r4 j! w! |
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/ w' \! S1 r6 z9 f÷ ÷ø
& ^7 y" Q4 N* \& Q; f. E; _ö( b' k! q! T  A
ç çè' e& O& G6 K( a5 e4 N3 b) p
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. h1 O1 {. L- f* i. I# J0 }= å
/ p0 F' F6 P& ~3 O3 W1 p=
& e9 o- ]) {" M5 u6 x% t0 L1 E, v7 P3, [, }) N/ k; o9 r" o
100
) d  ?% O6 f4 `j 1, x/ S1 i3 h: h; ~  `
i ij p C (注: []为向下取整)0 `. D& o% s. f% G  A& N; ?
要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 10009 H7 B' c) G) A" _7 u2 S
1000
# j3 t) f$ d* o! n2 a, w1
7 M, m/ d2 p- _, p1 ?´ = å
1 h5 j+ g; a7 T  T5 o= i
0 G. X, \0 }  v7 y9 X4 Kpi* C4 K* ?3 X! q: I/ V$ v
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:6 k. o# f# J; O
ï ï ï ï ï ï
' l8 V" \1 `+ Dî
6 P) d+ b& a6 Zïï ï ï ï ï
5 W5 Z# _$ k1 h0 k. B' M0 h$ Ví  z$ s7 y" f  {1 x  a; G5 `
ì
4 K* L2 k& v, h) w: {= =- v2 {* j4 X; O3 X5 y" `
=# w- z$ g& H/ J, t7 _* q* y+ ?
ú úû
( ]) _: _1 N$ }  T, c* b" Mù, `9 Z2 c" ]2 |1 b1 g9 Y/ T: Y
ê êë( n- F7 t5 ]  c5 C5 |% h, y+ B
é
4 g* N! j/ O0 q8 Y÷ ÷& G3 e0 I% J, ?6 q1 t( Z* q
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+ n$ H! j9 q$ ], k5 Q! R1 P7 Aö/ ^" B3 k9 ~# h
ç ç' G' \7 z2 x1 p# G
è& m0 d; ~( b6 X" F: [5 S4 Q
æ* }) C' y; J/ x6 G* ~2 E# B# I5 E
£- s6 U9 l, g% P# I& [, ?2 L2 o
=; N( [$ K# s0 T$ ]7 I, s
=
0 e$ h" \# p( A) g´
7 H- @+ S8 I  [$ `( z& H% q8 ?å å: a* l$ c: c/ S, J
å/ C2 `, r0 m; A7 N( _2 E$ Y
å
9 Q1 O/ `: }2 G' P6 Oåå
  f: V5 w* \% q2 h= =, S/ p' T3 {/ T; I3 @8 ?' Y" O
=
1 g. H; k' ^' l7 N7 ?8 w, M# W=* ~, R  Q  |" c! a9 y' K
= =
0 Z7 U; ]1 Z" u/ O8 i( 1 1000 , 1 100 )/ O  o7 w9 I/ S, ?' Z" D
3 0.95 *1000( p  m8 F! h+ ]4 r
30 h, f" V8 i* W; e2 b
0,11 }# ]$ _# H& l( j" ?3 A) d
.4 [8 a4 t. l! p1 |$ t
min9 d9 e" X) z% Y  ^
1000  S# n7 G* e; @+ T  V
1
2 A. B! p( |- N8 @3 g1007 [# ?  _, f" X! u7 r) y) ?
1  q( y! v: Y3 K% i1 [# H: ]* }" [
1000
) g3 m6 g+ y+ \1
! U: P: K) f$ f8 a+ V1001 c9 [$ `6 p' D- ]* {
1
: I0 V3 k) I! ~% H) g1000
9 A6 y7 o  s5 a, Y0 F3 c1/ ]2 g" d! Q6 [, ?  v' f$ ~+ G4 _: |9 F
100
$ U" ]3 f" ~1 W, X! L) Y+ H1* s% P0 v/ ^) Y1 Q) J
i L j L
: y! c2 v1 x. T/ dC
* U: ^" ~$ A$ }$ G! T* BC y8 K; w7 s2 O" h. A
C4 D% n# O, E! G+ m# i$ {
C
  N4 \; L/ Y' N- j- a+ \s t+ x9 [4 B* p6 q' F! G# q2 B9 p/ n
D C: J3 b% {! r: Q
i j
7 {; G# U4 d3 T/ i0 _' Dij( q3 X' e+ j6 z; y, G
i  N$ D, p5 Z! r# t% N
ij j
$ W7 d3 I5 B' n! n8 r3 l$ {j
  \; E/ A: p( n2 A3 ~3 J) bij
" V' q8 {! g: f* b) o0 ^  tij( q* j. R6 j4 z, e1 g# n, B
i j
; ^! W+ p6 d$ \1 a+ o# v. k* sij ij
3 r& Z1 r: i. y( m9 f6 E: r$ m4.4.2 问题三的求解( |) I. a, K1 |
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
( W' e! r& X, Q$ y' t如下假设:
3 ?/ }. A: t2 b# {a,假设40%的会员一个月只租DVD 一次, 60%的会员一个月租DVD 两次,会员
5 S# @0 F; ^& [& |还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。, x8 I* B$ d. b
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
; K8 D1 W% Y& y+ N6 {7 l(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 }5 Y1 _2 y9 X- t3 k
&aring;=) O" g' d6 m8 X( L* j7 y+ }
-6 b" \2 g1 [" r( y1 b  I
-
( _! N, y$ H! A1 {: m2 n6 P' [5 t. x! O=$ r; M; |  j  L( J# {8 e
n1 k! Y4 f* ?! d  |+ U, l" r7 J( u/ m
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9 D" P8 w. k4 I) y8 O+ d- N3 t& y/ ak2 o! f8 a# h5 k! ^
p k
4 b. E9 H) l/ v2 x. Z3 t6 O7 Y1 11
+ y. k5 _) `! h* q5 X& `( `; ^11
1 T! J& c, ^. U2 ^# W* z8 E9 P( ) ,3 t9 ]) X7 b9 a% n5 Y
c,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,7 K, F( D6 b; {; i# E7 h# N9 o
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
4 y# c$ G0 j* I4 q1 T求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。
2 e$ |, R) K2 p2 {7 c, O4 K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," n9 F9 T2 w1 Y& y
其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):
2 f: }0 {4 I+ j" C1 g" g* I& j3 K( C表 5; Y2 N+ T3 J; @4 I
D001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 270 b' |' V3 d) S5 ^  ~# q
D011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
& d9 \# L" w/ B3 c/ n) z$ GD021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35+ f! ?2 W8 J2 m# K, N: `
D031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29
9 D, @) |; p  _5 `- p8 R0,1 变量
% t, A: C" n$ Y2 i! Z: w. g每位会员租 3 张DVD
7 w- A% n# Y( w1 T9 p3 HDVD 数量的限制* z' V2 q; Y: U" Y* z: I, ^# q- u
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
* d' H) ]1 y* c; w: q1 v7
5 a8 q8 t3 C6 g* ?+ N9 C- H1 WD041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
, D8 ]$ o  F0 h( n' BD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38, F* \  c9 B$ |9 S3 a* h
D061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36( ]) X1 U# W( `9 i1 `7 f& A0 [. v' c
D071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33# R7 W! W# g9 a$ e
D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 326 `. w) [. P0 a
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
* N* H& w) Q& a. ~8 m/ V. O% s总和 3086
5 [. {; i/ e  r7 {( T* ~7 MY
$ b. a" y& F5 D2 Q: ?+ k' f4 bN
! h. `- Z1 k6 f% H( o0 ?Y/ w  a$ N' {* X8 B$ u6 C2 P
N
* v( x+ }* T% L9 w' uN6 D- L6 U# G1 C
Y3 Y" D1 ^- K  o4 D
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% `' B  w  f5 O3 o+ C) F. gY( Z- i/ A- L, K% ^
i<30?& ^+ @4 h4 j/ C  ]; p' q
i=i+1 第i 天
8 @/ Y! N5 h; C  H- s* \j=j+1,
# s& \1 p+ Y' `$ J0 S第 j 个会员$ v: k5 T. O) V, y- H
j<n?. m5 q9 o9 r# d  W7 g
会 员 j 是否还
* f8 i0 R' i, }% [租到DVDd1,d2,d3,2 Q6 F' ~2 E8 L
D(d1,d2,d3)减1, R  R7 `: `1 b
计算 30 天中Di% S9 l' Y) ]5 }$ \2 g% B+ a1 c7 ~
的减少最大
/ G( }& X: y5 M6 h. W结束
1 o$ M" D) K6 u3 NN
" q1 p0 W  e; o1 Q; f将 1000 个人分类i=0,
/ t  |$ h: ?( B$ m4 v6 g% sD(1..100)=1000,( I- l! E8 _& g/ u( V
j=0,n=10001 ?, n5 N. i6 O; K! r- r' j
还回 DVDd1,d2,d3,
  K! u3 {# {. w" W% iD(d1,d2,d3)加1
/ D/ y0 d) ?4 I4 N0 n会 员 j 是否租: ^2 u. c( h+ j& A
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文$ ^; M9 {6 V: v
89 x$ C7 t1 P1 D- o( _1 ]! E
图 1; c( \+ K. n& Y2 X
4.5 问题四的分析8 r: n0 E) A, h& Q: \5 N! h; o
我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:4 a+ o& A6 S: V  ^7 ^( }) h+ [
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
; b* @' `8 h+ D8 D, v情况?7 m6 _$ R% z6 d: V
假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5
+ x. q. U+ S9 b% ?: J对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。0 y: I/ b; F* a  s% [+ B8 |% r
以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:
& c1 B9 J+ [8 s4 t& ]* cX(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}
0 S- Y% U0 a9 x& v! H5 a# P; O={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}' e: s% \$ y& w" O) u. p4 G
={x1,x2,x3,x4,x5}
2 W0 d3 d) Y9 l% D7 N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# l, R" t/ E4 K' ?
(即1—AG0):9 q& T+ t) ?2 B) M2 y
&aring;=& Z( ~3 t$ a4 D6 n3 T, e3 S
=
( P7 o8 ?8 m2 b$ s! pt9 m6 D& f6 D6 p6 j, @- m5 \" ^& Y
m: {4 ^# ^/ |1 F# @, L- r- P
X t X m
6 M- E% B/ @$ [4 z, m1
5 Y$ Z3 `5 n' t1 j  X5 N8 f# S+ @(1) ( ) (0 ) ( )0 X, X: a" b. H+ N/ m& I) _" \+ n% p
。得到生成数列X(1),如下:
, b4 a7 I6 ^- u0 X% F3 A/ hX(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}
" R7 R; ?8 d( i2 I, I' Q( K7 Q) ]={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}
6 j" S6 }1 u; {' _( P={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}
8 g. N$ g, a# L构造数据矩阵 B 及数据向量YN
) U! g; X' m4 L! Uú ú ú ú ú1 v. M" _: `. `) ~! a
&ucirc;
) E' t5 Q6 C3 d: M! d3 Cù
' o, _9 _" ]2 Pê ê ê ê ê
; Y1 K" l  M) D* A1 ]9 u+ c&euml;
& K% k9 h, V5 E8 B7 Z" T; Mé# G9 g* t0 \, X) A
- - +
5 x/ P& x: r& E" }- +. x8 S' b0 {: f5 w4 z3 R, u# G
- +
4 Z8 c% Z" h' y  |$ J=
3 Y# v- b; H  L4 [1/ 2( ( 1) ( )) 1
$ i* ]+ `* y% P! I5 |1/ 2( (2) (3)) 1
+ U$ \* C8 j  x$ I1/ 2( (1) (2)) 1
4 t+ C/ u/ {1 e( n3 K(1) (1)
" N) Q3 f0 b, Y3 a(1) (1)
0 W' v5 n0 m5 u2 Z& W( i6 d(1) (1)- b. e, Z1 h4 w& u% ?
X n X n
# l+ h% {0 u% u9 Z/ T" X2 pX X4 h# s% h8 H" w4 Z3 O
X X: z, c" r( v% h8 ~9 [& t# U, H  G
B
* v3 C& \& n; K5 s' P/ Z! PM M. y/ ~, T$ S8 P7 R# R3 w
YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T2 B' v" v6 G5 V+ P! c; ?3 f
求模型参数a :
* B1 F1 m1 \) p% B' P2 cN
: e) ^& I& j9 S' `6 A6 q# Pa) = (a,b)T = (BT B) -1BTY
" S8 ~7 E  l  e& k建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:
6 s9 e2 s" M1 F9 @a
3 m- K& N, ?" _. U$ A9 hb
+ Q: G% _$ S! |$ g% q% I) P+ _e
- u/ g) {" @# w2 p* P7 Ha0 F: Y' B; O3 @" E- |: `1 a+ L: _6 A
b" D1 z- C5 E" o# a( l
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )! ?" l5 c. Q7 k  r2 {( r. P7 s) ^
模型的改进:
3 }( Z, h& U  m+ F3 g( Z7 p为了提高模型精度,又对参数进行估计,以进一步改进模型。将以上时间响应方程
. p8 K( t3 [4 V, e; Q& q写成:, n  @) Y3 m4 V' I0 x- k8 f
X (1) (t +1) = Ae at + B; Z' t/ O; P0 t5 h( ^
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
7 j1 E! @  B7 q! N矩阵G 及数据向量X(1):$ X  w; J4 ?" _/ J! v& W  T
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
2 G2 e' h" J4 l4 I; |9  \# W) C+ M7 e5 j
ú ú ú ú ú% I5 c  s" `7 w
&ucirc;
  Y5 Y( n$ j- U" s& y$ ^7 b6 `+ rù
/ M' K1 ]3 _. b) _/ m3 fê ê ê ê ê
, F  L2 ]3 c: L! t% A&euml;
/ C: ^! p6 w+ yé
* h' L/ ^, ^9 G$ R, Y% @=' f6 C5 f7 H, e  r5 a
- -
. Q, E% V" I  L; }& A; X: S-
0 F5 j) `" a* s/ E9 G/ {! U5 C1
' K. Q! W7 Y, U, h1  c* }% u+ d, d5 P
1
) W& ^  l9 _; _, q  G4 n- H( 1)
$ j4 Y9 K$ E+ B  B01 S4 e4 j3 A, h* I
e n
% n. W: Z; O: ze
* u; N, J) T4 U" x- s, n% he
9 \0 T  e$ N" W6 a4 pG
1 x, O, O/ u. o) Q4 aa8 T: @" [( H" B3 B$ R4 J! ~6 T- v
a
( z( a: l3 A% DM M
# u* x3 J; z2 n0 ?  K( P  Z. l# n: v: qY(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
; @) b8 u+ J4 k4 s$ l% V( p求出参数 A 和B
& i# @9 a& o1 l) f' b, m1 u* A(G G) 1G X (1)
8 X+ S9 m, B. \" W' yB- J% u1 m! @$ Y+ K& z5 q- _
A = T - T ÷ ÷
1 V1 Z0 L: B! i&oslash;+ Z3 a* p3 a. Z4 C( Y/ j  j
&ouml;
% ]4 d, T3 _: l; x( c6 A/ J& s&ccedil; &ccedil;è$ N! X" U  G0 K0 @( b
&aelig;
! i' U% ]% R* ^6 n5 w" z( [求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B, R. I& X5 k. x; S
则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -
4 \1 A+ s5 R! D5 ^/ h9 X+ P# G4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系
6 f/ H3 u5 |' |% {, p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
/ q& ^/ h4 \8 r5 f) Z买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大+ [; n; }* E* w  R7 N  G  J
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:& T! K; M% X, z
W = f (e,m);
2 f, I9 ?7 A' p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
2 j( G5 ]6 G1 U- ?; R1 L有关,设:! L% A/ l4 ?. c* `( u
m = g(s, n)
# E9 w) b- U1 c' t: W+ d假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi* w; h8 f# l# O7 K' M1 e# `
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
# H, \/ m3 E$ X. x4 J- p: l! z根据以上假设建立如下规划模型:: r5 |. L- t, }- B% c
&iuml; &iuml; &iuml;4 A# b' ]0 v5 K/ w( g& r- ~7 x5 l
&icirc;
8 P5 {, p: ]* L/ F, b2 l) N&iuml; &iuml; &iuml;' h1 K& ^  e  X1 T  X
í1 i; ]! B+ \" W9 t* @6 X  L( H( a
ì
" i1 t7 o8 [" q+ l1 `' i=3 t/ A& ?  W# q
=
1 ^1 @5 a' F& G- ^# ?! x! F$ D2 Q=) M! U" }9 S2 S0 U
= &acute; - &acute;/ Z1 h" f/ ]' T' C' k  \& p7 B4 U
&aring;* V* _; T# m) v
&aring;1 D7 D4 N6 U" p
=- {! P6 X) S6 l, p
=- W8 z4 i$ k" z9 D& {& X8 z  }6 X
n( Q# M) _/ }6 j- e7 F6 p
i! U+ M* a2 Y; W7 B6 ]# x
i
+ u8 P& S: w: _0 p* Z0 T5 T; wn
$ e$ T3 I: u" Q( ^) D& Y- D+ x8 a% i$ Di
. ^# l9 ?9 r/ J& l3 i; j, V  zi i
5 ^0 J# |5 c) ?' H3 }# Ds a: ]7 G5 v0 k) _) u! ~% m
m g s n, n; c3 ]( g/ h
W f e m
0 J: C2 T9 w* V. o5 \s t
3 m. I. L4 [+ |) M* I- LF W e a b8 V! p: _/ v4 l/ o
1
4 G2 u- D( F) \1
* V) v1 v4 k0 V% {; }* w" c( , )2 }1 }' q% t4 v; ~) v# M& S2 C
( , ): v* E( V5 ^! {
. .
1 ]7 p! o/ z7 A4 ^max( \; n1 V  w# B& D7 X
六、模型的评价及推广
$ [6 a0 A1 Z/ a* p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4 _# G( Q  V* d
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
* t$ n) ?- P: f7 c8 v" d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
. {, x6 g$ p! l8 Z6 X/ C# @& p( t" M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
8 Z' G" M/ M' A' C* ?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。: `* e4 B3 D, _
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文1 O! j) [; q  K4 h
10+ @5 f, J4 O* ~7 K3 }7 G' U
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
- a0 A$ p2 ?& X. O# @% l% [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6 p- X+ p# ]  T. e
了另外的一个算法:贪心算法[4]。贪心算法是在让计算机按照当前的要求逐一进行分配。
- m: m- c6 O* a7 H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。
- b. H& N2 Y" 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
7 m& m2 L# G# q, K困难,然后用计算机仿真的方法模拟一个月内会员租DVD情况,得到网站应该购买DVD
  H2 z: l& Y" _3 z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
! P# L; a0 R6 W, c结果难以求得最优解。
0 [6 u% T" \1 W7 F, F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' o4 E9 W  K6 k: K& Q
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
$ w  B2 Q. i  I3 m! a: D实际情况,但在精确性上还有待改进。
: R3 y9 F1 M5 Z[参考文献]:
  S' H/ z3 p; E1 B! K! y[1] 张平 等,MATLAB 基础与应用,北京:北京航空航天大学出版社,2001 年+ @9 \2 G- q% _; n6 F: a7 k
[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& L7 a4 C1 p$ Z7 v0 N. A
[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,0 p+ {! F8 W( ]3 r( W
第17卷第1期:72至74页,2003年3月
2 }' n% O3 i% I( e8 g[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% R/ [; T( p% }. C' I. v
[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日/ t* d) K. W( n; A* [
[附录]:
) I$ \/ V" \5 ~1 ^3 p9 }# s* ~1、问题二程序:& `0 }) G5 I+ c$ Q7 F0 n
运行软件:Lingo 8.0: i6 Y/ U0 V7 {; F" F
运行环境:windows2000
$ m$ f* {# J; J* N6 m运行时间:24 秒
: O4 Q: Y" D5 A" V0 m, J# x# ~model:
' L8 T* V; q/ X( V  Xsets:7 [7 h& M2 E8 ^4 o8 g; p
cd/1..100/:dvd;; Q4 M. k6 \2 w2 x8 l
ren/1..1000/:people;
7 r; u8 d! u3 E( a$ P5 }, e$ b* Wlink(ren,cd):c,b;7 m& w: x& Z0 Y$ W1 {
endsets
  l) r" C- G; A[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);
7 g  n4 S1 U; N# N!dvd总数的约束;6 [* }; L, b. L$ Z" G( L  |
@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));& |* P6 h& u: R/ r. g- J- _/ m
!需求约束;, H' K$ G+ d. i6 V
@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);+ P" D( R- U: h! k
@for(linkbin(b));
# l" Z( b! u3 Z. m0 Y4 c, H3 Vdata:
" }. v. w0 E/ ~! Oc= ;!输入偏爱度;5 u' e  y) \( G. C
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;2 v" B* r# G8 J% Z0 b
enddate7 O; b& p0 Y+ k" ?
end
" n% y( w' d7 `3 x, i  G2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
0 H( O6 e* C) {11
% [3 U' }$ x) I2 Y: h" r+ i运行软件:Matlab 6.5* |' ?" K* E/ F+ S
运行环境:windows2000- H6 S7 C$ _+ ?1 P7 c
ding=[ ];%输入订单表! g4 j2 K# I# \7 @. i5 V& x
b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解
4 W& F" n4 n- N, xk=1;
' U, U0 S' `9 W5 _; z& }1 Q& Yfor i=1:1000% x 为分配DVD 方案表. [  J- ]% M: a; a: k8 }
for j=1:100
( Q) B& i4 n; e/ ]* s: Ixx(i,j)=b(k);
* i$ U7 }; q% P" {% Ik=k+1;
% w1 W$ h$ }8 \1 tend& O* b$ ?% f: r  w. J1 J
end
; j9 U* p7 F" sfor i=1:1000 %满意度- ]7 i6 @9 S* `! n! t$ s0 d
for j=1:100( h( Y* `7 N/ j
if ding(i,j)>0 %ding 表示订单表
6 k# `  ]+ x. ^. j" Fman(i,j)=11-ding(i,j);
* k9 d/ M. `' m' t0 y2 Z+ Eend
: x$ b2 @! g+ W4 f9 Iend
/ {7 a  x( Q* y# Y) P; U3 ~  v* tend
: |0 t/ l% L/ F6 D8 L1 Y8 W" |tt=xx.*man;4 L, b4 ^1 H! h3 d
ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值1 @" [: T$ h7 H  ]3 a4 m
tt=xx.*ding;2 y: ?. o5 l2 C! O/ ], V% z$ x4 P
tt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小
+ M! U, E* q# K- }9 U3 M( ]for i=1:1000
; ^& T$ m( [) ~1 kk=1;) P- t2 o: y6 T7 ^3 W
for j=1:100, K, R8 v8 G: t$ H! h% d" L
if xx(i,j)==1: Z/ C! |, N! s+ X
d(i,k)=j;%d 表示发放表
# D9 P7 ]( t# V7 M, O, y7 ok=k+1;% _4 p& I; W" @+ v& ]* f
end
; F* @& x3 P! e5 U" F* r4 t: c% Jend
9 x% v- G" A) [* Jend
" i$ y, f6 W0 C' |for i=1:10001 b8 c6 J  F4 r0 G+ @! n; k
for j=1:3
' r: E3 m# P2 l6 Mddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字+ U8 z4 G  B2 E# |
end* M5 c- a: j% p& w8 C: b* }9 V
end
+ N$ F! v0 U6 E5 fk=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数
7 Y+ m' Z5 V8 b! Vfor i=1:1000
' h6 ?. P$ {; gfor j=1:100
( l4 R, z5 p9 d. s- i4 pif (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)
) Z& d0 m3 Y, B# m; Pk=k+1;' n# Q3 K5 m) a6 Q: t
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文/ ], q$ {2 @+ [0 C! S
12
2 q9 ?2 G  f- g% ?& Hend  O2 U- e/ Y) [1 v
end
/ k' M5 \* K' h9 e3 eend% V* j5 n; I8 C9 L
k/ k* ~* y% p  y2 S2 n+ j! d
2、问题三程序# X8 x5 Q9 @! n7 b9 |& a3 r
运行软件:Matlab 6.5
: I8 c: S+ ]  o" C8 y1 f; ]运行环境:windows2000. V2 l  {: b1 I2 X
c0=[ ]; %输入在线订单表
8 u3 N! O2 y) S, Ln=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 h! T) @: K. z' ?. R; b! ?# [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,
  P, Q6 r5 N* v' Z( Bc1(j,7)表示借次数2 }: L2 h* _  Q
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
: o8 ?. i6 x; W, j# ?& ?
4 P6 `" ]! w- o5 `4 Ha=10;b=20;
6 K5 G0 T+ t. G* a: Fyt=olddvd;% p8 \2 Q, C) f: L  K9 y
for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟: c0 a( q, B& Y* j: a  Q
for(j=1:n)) }, u  n# p& j8 R
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟- t: ]0 ^& `. y: J, U
if(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end& s/ v! s' B8 @  ]0 E3 h
if(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end
) c8 O) M" y6 _. D6 D- [; Fif(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end
* \* }! {+ O6 C# \' ic1(j,4)=0;! I8 J1 z. S7 f& X& l6 J
end2 S, v9 h# B, {3 b
if(c1(j,4))continue;end %以下可以租& j4 h7 S& Y9 B+ x3 p
if(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻
, z; t! S' l: d/ ^! _" ]if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租6 m  U6 t" w) K
if(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到0 K/ G7 P! S( b/ S1 ~9 w
c2=c0(j,;%以下开始租
) N% c, v1 ]2 fts=0;
, k: x2 E' Q* S$ N( h%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
$ P9 l7 a7 @: L5 f生成三个随机数. f7 u& b5 [' `- [7 Y( n
ct=0;
. K" f! K; b( |. m- Hfor s=1:1009 j5 ^1 z6 d0 @
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end
" S6 x$ }! d, e3 yend
- ]% |; ?" l3 v2 @tt=length(ts);
' A8 U* ]* g' s! n8 P" u%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数8 V7 w# z; x5 n* Z+ [
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文# t$ ^5 _, ]3 D" J; P( [
13
2 v- a% S" C$ B  t%ts=1:tt;
9 a! {0 F6 X- T7 M7 R5 W0 {) ]ts=11-ts;
9 R5 L% f  T6 c1 N%生成三个不同的随机数,按照概率
/ ~* u$ b, p8 B/ k2 j9 Y+ Rtm=sum(ts(1:tt));
; W8 j$ \* D* y6 l* _t1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数+ ~# f- o4 D. K1 Q0 R: E
t0=0; ss=1;
/ h9 j1 B# _6 A1 n2 s: s2 mwhile t0<t1- {# ^# a' W& J4 q/ y" _
t0=t0+ts(ss);
7 j8 ~4 V- ^/ g% \4 O$ M/ d9 |; jss=ss+1;1 Z4 @; k* K/ L- T- ~6 K
end6 f# F+ ~& |( ~5 h
ss=ss-1;
5 Q. I& E- Q, m8 i6 Zsj(1)=ts(ss);: Y: V4 ]* M7 L+ V/ G* m
%生成第二个随机数
1 W6 f5 ?8 T+ W3 q. C& Nfor r=ss+1:tt%删除
* e2 Z. R* f" [ts(r-1)=ts(r);* n7 N3 U( X/ G: B& G2 D$ ?
end- h) x. m2 |& `: H6 _
tt=tt-1;
& {3 K4 ^" r7 x& \8 V$ m, ?& Xtm=sum(ts(1:tt));
# m. z# s0 p5 }% ~t1=unidrnd(tm);
1 W1 n" \0 D, H3 Z1 vt0=0; ss=1;
- Q/ u! J# p. q' L! g4 cwhile t0<t1! E& }. u3 Z/ V! k
t0=t0+ts(ss);
7 R- t  z( i7 p; C# ~; `5 X1 xss=ss+1;7 g$ a1 s. u3 B
end
9 n; |% G: ?5 z- A. u1 n' bss=ss-1;
9 E; b1 [- Y# ?2 ]# a( Esj(2)=ts(ss);7 m0 V* @' g4 u: U. N! G/ Z+ x
for r=ss+1:tt%删除
  Y' c& X2 {2 A; kts(r-1)=ts(r);, b; t  [8 Y4 D4 ?3 l
end, P5 r- J* d( l7 h. v
tt=tt-1;# a2 E7 [2 Z- E9 d  l& C- D$ p5 p
tm=sum(ts(1:tt));
4 e4 ^) q! u7 l2 ^( [+ I$ g. [; xt1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数7 P! k& P5 B, l9 \2 _  g
t0=0; ss=1;1 \* A7 d- u& E/ a9 o1 h3 N! B
while t0<t19 v0 `1 M$ b1 x
t0=t0+ts(ss);# s3 B6 W0 \, ^- X8 o! f7 ]
ss=ss+1;
+ g' X% y. l3 M0 j1 Y5 N( k2 b, u; Hend' L% c9 o. m4 T, q5 h
ss=ss-1;: G8 \# y' S& T! n9 h
sj(3)=ts(ss);* T2 x1 ^' z4 u1 _0 {& j2 K
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%5 b9 R1 f. F: c1 Y. r8 ]- d
for s=1:3
% W" Z% _6 {; H. Tj1(s)=find(c2==11-sj(s));
  d, c4 O" |/ W7 zc1(j,s)=j1(s);
+ A% X( D7 `2 p1 b" ~) n; o2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
6 G" h& D) S5 ^. Y( L/ _' c, e14" \, ]# z1 B" p3 h
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;/ G0 T4 ^, Q! J# X! `
c0(j,j1(s))=0;
. m2 M" ?) t7 ~end
6 ~- J) S% n8 Kc1(j,4)=i;
- {% f! r0 y. {. \) D' ~c1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));
) t7 F& v% l# {8 w( cc1(j,7)=c1(j,7)+1;
5 C  b$ @3 ~" {( z# x+ u( Yend
5 x; T* R1 P8 X7 [  ^5 dmindvd(i,:)=olddvd;; B" Z; _" c" W) f
end
1 q5 @% [7 X, Q& z% j. ]( smindvd1=1000-min(mindvd);
% z. v& I+ `, d) U, }' `& isum(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

' k' L, X+ Q2 ~% v% t" B  ^2 h; D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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