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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9 _5 F! k4 T1 E% \& ~, l! h
1
- U& {" q# F) h$ d  a1 j1 d% @) LDVD 在线租赁的研究
, F6 ^4 Z; Z  d- e( V  C尹作龙,姚明,金伟% e$ T% y& M& x9 q) V
指导教师 汪晓银
& W: I, i+ m, Q* T[摘要]:, R! w3 ]5 ~* ]
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& r/ T- K2 g, n, j
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' r! m* B& h2 h4 v9 Y
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
& p5 b. K9 J- c0 ]! I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: \& G) B' L( x& b
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$ H5 c) z& i: T: t) o; k
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9 t/ `" n5 D6 z$ V/ D+ J, N) o" q
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
/ ?$ r9 @7 |  Y5 n: L下。
8 H1 I3 w4 Z) ^1 Y- VDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
* K( k8 q) ]# q6 W% S一个月内至少 50%0 F+ M/ ], D1 s* y6 k3 @
看到的最少张数( X  I, I' _$ c" q& ^8 T( i
4000 2000 1000 500 200
) o) W4 j4 F4 q7 h$ H8 \- G! W三个月内至少 95%" {: R) V1 J/ P) O! j
看到的最少张数
0 W5 q# a3 y# J2534 1267 634 317 127
8 g) l% y8 o8 t: C$ }& w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
6 F2 j: |. C9 g* f/ D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+ e! ^0 H3 b' J# q9 V5 E3 c5 h
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
( d: I, G/ {2 X2 j" B% Z+ ZU 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
) a* l2 e& J3 s) E6 U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
. `" R* e7 A3 \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; g5 g4 g" o6 i, e3 U7 _
预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。( s' k" z& ^0 [: O( P* k
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,1 V, F3 j% C1 E$ \  b
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。1 p' }  j, f! l0 n8 A
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$ }: d1 B" ^' j: p. e% u  g
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9 ^7 b  W( d; W7 [3 W
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DVD6 x: E" g: d% j! Y& g7 L5 ?8 n( 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3 {# `+ K) i$ m6 a
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# u4 G/ u6 [6 c0 |2 e0 j
性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。( I' O% w$ A5 S
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" Y, [$ H0 a0 n. y6 P9 b& e! @
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/ v- I; s% \0 G
心算法速度快,但得到的解难以达到最优。
2 S, C: Q1 o: O& j[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
3 Q' @/ w# Y$ P, x. A$ ~: ^: e2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文: e- y# ~, ~, B* v
2- G- |" W$ P/ x0 k
一、问题的重述
: G- I' E$ |+ [7 P8 y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DVD2 O" X9 D; ?( R' \6 d7 `6 B
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. s7 @6 Z% t9 C' z2 W( c! X
可能满足要求。会员提交的订单包括多张DVD,这些DVD 是基于其偏爱程度排序的。% M7 I; S! q: `
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
" p* E) L/ u+ P) |! s/ j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
7 d1 w) z' X- s' {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:
2 f% t1 v9 G% ]) T" ~(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
' Y! Y$ }& x$ \7 A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( k# a1 Y+ W" f  Q% c4 J  [# ^
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
3 m0 F; D/ Z/ f; d; x# @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
) a, b* M) H" N6 k( Z. @1 T7 g果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?0 t6 q- E) g8 w& t7 S3 \
(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 A& [$ W( y7 E5 Z9 q5 t9 v! C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" F7 p6 h7 G3 c0 z
出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。; y% Z  n* B" ?7 e! 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 e* `, f0 E7 A) a
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
4 u4 L  P/ G0 {% r5 o: S( u; \月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
4 x5 Y# I# m6 b- N2 Q/ k7 q(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  t0 e6 z) G: C2 B( K& [
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。7 }0 [- b  b% U: _
二、问题的假设  J) H  P9 N6 m) a  m
1、假设所有的DVD 都不能拷贝( b% C# v# [. |! J) |4 n
2、假设调查资料具有一定代表性
! f! s2 |) n( Y9 q8 h1 A; K: ?/ F3、假设所有会员自觉遵守会员规定) v( Y. r- g6 s& |
4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计8 m1 Z' |- ^$ v4 S  [4 Y
5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关
' i5 W/ x: G8 f1 G; s! f* |$ K三、符号的说明
9 T: y0 Y; x4 h) k9 [5 A/ e0 a符号 符号说明
9 M4 a6 K' e9 D$ p4 c4 \1 ^V 该网站拥有的总会员数
- |: P; i. B0 j* r! D8 gDij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况/ D5 R, c+ D* [2 ?
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度& m) x9 X: u- x& o& d
yi 第 i 张DVD 的现有量7 a: m+ M; G! o! _% Y7 u/ ^( p: J% c# E
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数( b- A8 `2 L8 @% L/ D
Pi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比
$ r, y+ ]3 ^- E# {% A2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
4 i( F+ w6 F0 M. I/ a4 w' v! u3
5 s* ^/ e* q$ J$ BR 为满足会员要求的百分比数
. y% D$ B: h! F) L# _2 l6 X2 CU 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高5 R! I3 C& f& u( b
四、问题的分析及模型的建立及求解
) i4 |& ~: H8 G' p4 @6 x2 I( x. {3 o2 _4.1 问题的背景资料
" Y5 `" B: Q$ q) L1 q# S8 l/ zNetflix 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; Q9 U# U% t& \2 \
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 g9 h$ m7 K# [* }' n( T3 J/ H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
+ `8 x% u8 H6 H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
: s) ~/ q3 m5 F( s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6 ?+ w# P; u( \7 \: ~0 W) v
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,
% N4 L; s- K8 {' m# [既省时又省力。  L. \% A3 ]6 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
, Q: O  D7 X% ]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
0 ^1 Q. @% H5 c( ~* Z: l4 ^了676.5%[5]。' s: Z$ A. F2 ]2 X
4.2 问题一的求解+ t& o% t/ C  _/ q4 J% ^! t4 J
4.2.1 问题一模型的建立与求解3 M% O8 `- X4 m. P
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  o6 ]0 w( r2 Y" P' x8 C2 n
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
$ ~" ]1 C2 i8 P7 o6 @从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。+ f/ P( X- h9 i( U( c; o4 b
由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1+ L" a) _$ @4 i1 R1 p
表 16 [! \* q7 u  O  q/ D; Y' D
类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数$ b* Z# l$ C4 `
A 类两次 60% 600003 s7 i* f$ E1 d0 ~% A
B 类一次 40% 40000
# p6 c% G1 [: r考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:/ D  V6 v0 {8 O& e
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;
. C0 j- x7 c" ]B 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;
7 R1 F* S7 B( B; l' A6 g8 \3 p/ \. [根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:9 l, _. K+ G$ e% n3 U8 R
9
7 U7 ~1 L; k6 s7 S" q) D. q8 |2 r2
0 U. w! A9 R  `4 F4 _15 3( C$ p+ o4 t0 {6 q! q
1 =/ i, p! s! O8 V% v: n# K, {. |
+
& f2 R5 V& a4 @EX = 16.5
( l' ]* e: E, t7 N! [; w21 n; f+ G. W& ~. w& t- [" S
30 3
: U6 q: ?1 y& T. [2 =4 X0 I% j7 `; T: l% \& j9 ~: l
+) b- `8 v; {+ T8 f/ j
EX =
. U$ ^' O( D5 X1 s! c/ \. Z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5 ^* o. K0 D2 e( [
DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,
0 [( w3 G0 U0 W/ A那么:* c) n, l  m: A& U/ U6 p
在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;
$ p% k3 L) i. F) ^3 }在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)
, S' e4 e, s) _/ g' y! C- k  P% L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3 O) F% u# X) e" F$ ^
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):" [3 r  S6 b& D7 k: }8 h
表 28 B9 I5 R! N) x; D2 c
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文' E* p; n* p. k. F" ^3 `
4
% Y* X4 @/ s1 F7 XDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD55 c7 _; S0 U* K5 \7 M% T0 {7 \$ ?' j
经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%1 @; ?6 N  X: S9 a
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。- t% |7 r/ R* c* {# W
因此愿意观看第 i 种DVD 的人数Mi 为:Mi=V×Pi×R=100000×Pi×R (V 为总会" ^* d; r+ \$ s- L" B
员数)。9 j0 l2 [9 p8 Y3 Y" [
那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)
' D2 `4 _8 i, U+ j) X! v8 `9 b- c我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;9 V/ }* c# [, G0 [- L
求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):) A5 V' P% _  ?6 V5 u
表 3
8 z7 ]6 }: m3 ^& {DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5- x0 d% F' T) s. m
一个月内至少 50%- W" t: B3 u2 t1 n3 _* {  m8 R' I
看到的最少张数
! w4 Z9 x- ?! h- l4000 2000 1000 500 2002 U$ U/ X* K' o
三个月内至少 95%
1 E. q: ~7 j. ]/ c: S1 o: c9 X看到的最少张数2534 1267 634 317 127) p$ c& {$ E% D) q; p3 ^
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
2 x+ h$ ~1 Q. \" n# P/ }3 w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
1 Y/ N" V5 b: M5 P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4 g- w( P; D3 ~( j  M5 N
最少张数为2000 张(小于4000 张)。" s4 J5 ^# _& F. ^
4.3 问题二模型的建立与求解2 b/ b5 D7 E) {. L
4.3.1 问题二的分析* }9 a7 e3 Z- O9 J( D) m
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+ w6 K7 p! C+ P5 ?
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
- ?3 r- c9 E6 z- s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
' J- Y0 G5 @( B5 q员对DVD 的偏爱度为:
5 F: k. x6 ^/ c$ pïî' {) n6 z) m5 x  ~% _
ïí ì
* J& e9 N$ _0 J+ H) z8 G" Y% v¹+ j. {1 E; v5 x/ P0 T* K
=
2 ^, H8 d" i! o8 X8 k& d=
/ e- G5 I" k! Y, 0
1 k1 B) M* e" X3 M( x, @( ?, c11, 0
5 L5 G, I' T) D: u. N3 O* s2 oij ij" `" W, a: j& T. h1 n6 f7 C
ij2 E5 G# M3 k2 S8 [
ij D D$ |! a# P0 [3 t1 ^  c* U' `- H' J
D
- v! @  J! k+ m* y. R9 n( r* J- EDL( ?  z3 G. j1 l8 s* y/ F1 I
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7 [/ [; a4 q* c5 Y0 b/ I
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1 }. f8 o8 e" k! n5 X5 s* M1 u) ?
第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。3 ?9 v2 n! n' y% c/ E
4.3.2 问题二模型的建立, n3 ~* I* ?' c% R4 h! C
会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå3 F6 Y% [8 A# I7 ?
= =% d& Z! {* `4 b1 X( C: W0 w
´
. s- u0 u- k1 o  _& o* Q' W1000, ?" a( k# e& H/ D9 Q
1
; j. v  ]# H" e% Q5 c0 O3 ^100
. @; H" Y6 ^4 r3 I5 U1* }. A; s. z" E. n+ \2 K
min
; a& B0 C, z; zi j3 R5 f5 ~' v% f. U- {2 I$ o% R
ij ij DL C1 i4 M4 A9 w7 f0 Q7 m
0- 1 规划模型的约束条件为:6 G6 ~1 {# \! q6 v* u
1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;
' r- \/ q, e: H& F  w! t8 x! E. `2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
# l: o& w: `* x% m由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:7 r' K# b; ^) \" G; j6 O$ d' C7 e5 w
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
) ?- A  m: m8 j, C. a# y9 Y5
: p6 l- ?. b% D# K0 ]ï ï ï ï) \* q8 }7 s6 ?# D" x+ _. n
î
1 q8 \5 l+ f8 C  U6 F; A: yï ï ï ï
; M# k/ F! Z1 \! ~7 N4 ~í1 J; S9 w9 V" I7 n  e, v+ Q
ì
7 k0 k+ f' s9 F  E9 |7 r0 T: o= =
7 f& f* [+ S) H# D$ p( h  y£
/ S( P# J: A/ [( d/ b=# m' N5 X, z6 k2 e/ V7 c
=
' O5 \) S3 R& o& H´
; a/ P/ G9 Q3 |5 zå$ @) c$ o3 D) i# M/ ]
å# F0 W9 l" g# u6 ?, ]) `* a' E
åå9 t  s, b& Z3 M% H' f+ N$ A
=# u1 o3 @. _1 A+ S, }
=: M7 H4 c& v, G% q
= =$ q$ _& `9 }0 Y- Z
( 1 1000, 1 100)
1 ?  w+ R; E  ?3& b* @+ Y- Y) p4 z& j6 W1 J+ E# i
0,1) y& F, K3 i: f0 p4 x% a
. .
9 D; j! h( E' z8 S* }% Y# pmin
( h( e2 O9 G6 m% f: z/ m1000
; Y" J7 o. _* V) Q, U" y1
1 L9 J7 x8 b' h1007 I* l& a+ G+ C% ^; J4 C5 d
1. B% k3 g# J3 s
1000- Q8 ]  K7 m& g
1
  R) W/ V% o! F& Z, d7 |100- M; n9 n- J* G3 H) Z% Y& o8 k: m
1
7 m7 ~5 i' ~8 ]7 g* N7 ji L j L8 ^* {7 ~- i' C: J( s
C y$ m( e7 V  j3 i$ n
C6 ]& T( h/ p7 t
C# v2 q  ?$ U+ k* x- |7 s
s t. q6 m' b' f7 w. z( |; e
DL C
9 A9 f: w( v5 Q7 _( k8 `i5 Q6 v. z, \/ }9 a6 N# q# z
ij j
& s' U- z! @( d2 E0 Qj
! \. P5 O$ r( y* o7 S# bij, T5 S. Y  T5 m" a  W7 i5 G
ij5 Y' q6 F# U3 b' C4 a7 M: M
i j0 c4 i) r1 G* |8 |: V% j1 u
ij ij
$ v2 [+ T. M: r) h5 ^4.3.3 问题二的求解
& x% H% Y3 K. p5 }9 l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
- T' n$ \# c  \2 @Ci,j 求得总偏爱度为åå3 V& ]( I0 r0 T' z
= =
# {# m9 `: W/ {# R) y5 S= ´9 \: K2 T% B5 y7 W
1000* E5 F/ D; d& s/ e$ a7 N1 L! {
1
) |8 \* q1 |' X8 M, K7 \100; ~1 E1 o/ y* I, l$ E- S4 b( K
i j 1
* d! j' H: h9 L5 o; k' P/ S$ Dij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求
- u( C# K& }7 a% |预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:" ?5 G; p9 l5 l2 m
表 41 g4 ]* Z" N7 J: w5 H
会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010( U4 U: p& J; L* V' S7 w
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)
2 `4 v4 h9 a# O/ M- W$ J2 v8 I* [2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)
+ A4 p: b7 l& a; |) f6 {0 I' i% J分配5 [0 n' y( t% D, Z* O3 u
DVD 的" m) ?6 I' @2 H1 c* `" J8 n) 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)
9 z; G$ }! W6 r) Y: T0 h1 W! r会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020
; P4 J9 M0 |( V2 t, L% F) g1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)# C: a. X# Y2 _
2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)
3 b, J( F* T. M" @% ~分配6 l3 A7 R2 V. F# `# g' r* d( l; [
DVD 的
6 z& N! ~" c/ H$ i种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)
, z# ]: Q2 t0 n$ ~会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030
6 a: [( y$ s0 P6 y8 k8 N4 q6 Q1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)
9 Z1 i6 B* X. F+ a* m2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)! P6 o9 Y6 w. q7 G, c% L
分配3 X# a0 c( }, x$ I9 f5 \- C
DVD 的: A8 I5 v. x$ ~+ m0 C# U. X
种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)0 ~" H% Z! {! X8 [
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。1 `7 Y  H' I. e8 f0 p* V# N
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. p- I3 B: c( k, {6 e
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
* @5 P0 O$ ?: k9 K' G) X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。
. S3 G, M# S5 L2 t/ F9 G0 r* Q# @/ t2 T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 [; R# X3 j8 z- }3 s( k, B
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 p: A+ H1 [& Z  h  r* @' V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
+ E; T* Q9 H- t' s+ ]2 T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
; v, M# y; j/ 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2 e4 T# \& z4 r! a& z! \. l
了没有订这8 张DVD 的会员。
9 V5 q+ l; j8 s6 [0 N! \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
1 z1 A$ P# U# Y( f) }. i5 V: H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)
7 U( _* A& Y- u: _& {' ?& r4 U4.4 问题三模型的建立与求解
, `. W) c, K+ Q- ^0 O0,1 变量
3 Z" C3 g( ~8 C" ~! A* Z每位会员租 3 张DVD) j2 f$ c( C$ ^/ Y2 ]" E! P
DVD 现有数量的限制  O" S" C4 i. m3 V% u+ g! M/ S
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
5 \  N+ S. x+ W4 _6
8 l6 X  E  D% x. c. x0 d$ a% B4.4.1 问题三的分析及模型的建立/ @' A; X2 ?) [; y
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5 }  X1 {1 U9 c. M( l
会员的满意程度达到最大。
7 p  H3 l7 x9 B6 }* z9 [. }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  b2 p; r( u6 b1 I, j! u
记pi 为 1,否则记pi 为 0。( C! U5 Q# I; m6 b/ |
ú úû* B( ]. E( S# I! I4 G7 Q0 U7 p
ù
; p. y* R' ]. Iê êë$ {! ~, \1 W) {+ v# k
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+ O+ O2 t7 Y8 O÷ ÷ø
8 ]' D' ~; R4 }8 }ö* P5 N- `# o* ?4 G7 t& e  ~' A
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  r1 y0 P( h/ F! S2 j7 h/ mæ
0 `! ]* Q5 ^. @5 w' D( Y" t( r4 x= å9 a, o" Q, z; e
=! S1 T+ I0 N" a0 ]- ^# Q
3
  c4 T5 ^4 n9 I: @100/ B+ z5 P! o5 q) l
j 1
( }( v  m+ y6 L$ I5 ?8 |8 o0 p+ ui ij p C (注: []为向下取整)% Q2 I, T  e$ C4 }% u/ i& @) C
要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000# o( _4 F+ d9 t$ B
10009 W) w6 e9 n+ E5 P. F0 a! Y9 l
1; S& J7 _+ a; \/ U& e, H4 ~; b
´ = å
$ t3 E0 N( L3 z" _7 b; q* N= i
) u  R: x  l4 y! S' Ypi2 Y- M: D/ M( L/ Y0 f
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:
5 F7 f& h. D7 I! m6 [0 X' k" C6 K( Xï ï ï ï ï ï$ }  o5 p8 x  ~: _* M# }, B7 G( k
î
7 [& z2 R$ J$ y* nïï ï ï ï ï* L7 C) ?, H1 G$ {/ Z, a! H
í& g& a: K  R9 O: G6 }0 f
ì+ f; L+ _% D5 \- n! m# |
= =
9 g" u' C$ b: q9 y8 \=
% ~. g- U; u+ K$ V* p4 F2 zú úû" j& h# A" K( O8 t% U
ù+ C8 y: Y- N! n1 W2 x( E5 u) ]
ê êë
! q1 |' H( l& e1 X: A; o# S. qé
$ _! g* r4 I  V8 U9 E3 u) B÷ ÷+ n4 Z/ p' i# ?
ø
1 Q# i7 B- U; h4 {" z1 x# d- Oö
' {& U3 ]0 G8 rç ç
% \7 _3 g* c' f& D" i2 C) r! [) Iè
; l( K- q2 J( W! I' Pæ- l8 V- F* a: n4 D4 y- t$ M
£/ v1 G& D2 f0 F
=
7 w& v- o" I) i6 R% `! Q=
6 q! K/ d. ]+ u2 ~' K´: U* L' p. S* c; D+ ~! ~  l* Y
å å' R: g1 t, W" `" I# l: p2 v( u
å
3 m( [5 {- C' o5 X; w, _6 Yå
4 Q' g6 e" s) Y1 [) I- d, l9 xåå
: z6 a2 d! b. y8 g4 K= =
9 V" t/ c+ O% L) M0 @=
, ]! e! g, y4 M$ ]# ]6 t" r=
; e5 Q8 ~  J' T7 b! J9 a= =
7 l( a; ^" w0 n: J( z( 1 1000 , 1 100 )
, k4 j) M) g$ Y9 [6 B3 0.95 *1000
2 v( {$ W! }9 q+ @' g3
( I! s+ x7 R) O4 l' H+ s. _0,13 b+ |0 L% A& L
.; y$ i2 p' e& x
min
* m* C7 h, k7 @1000$ u1 n+ A4 z) U
11 p# b* y& r; R: b. u
100, B4 p' V7 D, {' T
1* u( i9 I9 [8 f# v
1000
$ N6 o7 d# _/ V2 m! n. n10 b8 u9 J" \  a
100
. e, \. `! O- f1
9 i! S& [+ ]8 Z# U4 }1000
. O# [; {& L* {  r, ?. d2 d7 r& D13 H, l5 X$ |1 H* Q( Q' U5 Y
100
: D- B, N; a' A16 Y- a. e& l: A" z, y2 g
i L j L# a$ M, g# ]. t$ b0 h8 K
C2 Q, o9 C2 S! ], F4 L6 M. m6 f
C y9 z& t  x, x/ m
C
6 c1 P" L4 W: P- c2 E; dC- x2 n7 O- Y. `! r
s t
& J" F2 S" h5 u. AD C
" n% i8 K# R/ [i j% L& B9 I  e( c8 [7 F$ Z
ij
+ d6 U" E$ q- `) E8 M4 x4 Ni
! v7 Y4 Z6 C! Bij j
* Y9 C, x; j. E! q! cj
4 a: b) g' z( S+ p6 [: N- cij; I3 n' u8 g' K) B" Y! w% |8 P* k
ij
5 h/ @$ ^) W$ x; B# d7 ~i j1 w: @4 v0 }1 K% K& t& A, u- X; n
ij ij
3 G2 P, Z" ]( ^: m4.4.2 问题三的求解7 T; P. ?/ A. K: |5 p3 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1 ~* _# }0 M, k: Q  x& X7 V' h
如下假设:
& t# R  t) D  m$ }/ N) @+ K9 z. S0 r8 |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
! Z/ D' F8 U6 ~还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。
; T& g2 ?, o3 F1 Tb,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n7 m! f! R" r9 R* [$ K4 ?" w( y
(n<10)种自己想看的DVD,设该顾客租到偏爱度为k(k<n)的DVD 的概率为
. P0 Y3 M# o' D& G&aring;=
8 ^$ W) F, P, d5 T-
! `% j/ g: _* I( X: m-% g6 R' Z! U6 X0 U+ B
=
- f6 {0 n( Z; G+ \n2 }  z$ I$ m$ N* X+ S7 K2 w4 G) b
i i
' o  H- ?: B$ y0 X! Sk  D$ A3 X& Z4 x
p k/ r  w8 c" z, U' Z) I- c
1 11
' Q5 `5 x/ i8 j116 y6 e2 H/ T4 Q
( ) ,, @/ Y! f2 R2 l8 A* [; K0 |
c,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,
  k* j+ W; m9 A) Y; @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' I2 `1 D  ^8 @1 ?* k5 Z; W
求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。6 ~' u7 L8 K& o4 j* m
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,
1 x8 E* u0 ~5 ]3 h0 s其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):) @0 q; }: Z# Q, f+ a
表 5
0 n! x4 {( t/ z+ ?2 a( |: s+ iD001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
3 d4 N& m: A0 E! lD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
# W2 Z5 f2 ~# K9 r4 M# R  H# W0 ~2 TD021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35
! @2 D; C2 x6 s$ DD031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29
: Z# N. W; i- ?0,1 变量1 A( E" `! |$ Y3 p
每位会员租 3 张DVD/ T5 w) `, I+ C+ s! g, m
DVD 数量的限制6 W0 X$ [3 j: _- L3 i
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文( C" x1 p* L7 z+ [& {. |3 v. r4 u% ?
7
# _6 H; |" v3 |D041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
1 o, I0 _" p% I' V- }. W! CD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38' V, L, M: f0 J* g' f6 N- ]5 E
D061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36
. r6 Y, R7 g/ F* h. D- o7 F2 YD071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33$ ?9 g0 [" s8 S3 E
D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32! G9 w1 S. p, Z: T, B, I
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
8 \$ F. d. r3 L总和 30866 @% ]! Q) n1 X) P; `
Y
) G5 X* ]! k$ T( EN! j( Y! H& W. n7 O1 O1 P9 U
Y  |# f' A; @4 B
N7 _# B; j/ X' ?8 g
N% W' D( `( A3 L) i  t, ]8 ]& c
Y+ R- [) i4 K8 D6 v* H6 u. t( X
Y$ L) }( U$ }2 w6 a' a
Y
+ |  ?) \6 e3 m6 r( L0 |  gi<30?
2 G( e/ W( w/ @! r) @i=i+1 第i 天5 j9 y! _' l' {
j=j+1,% v2 H/ m( q; A+ o, h
第 j 个会员
1 h0 R- \1 c% ~- bj<n?1 N  d" V2 _0 h3 D7 z
会 员 j 是否还* K9 ]4 G9 u: e2 W  E% z
租到DVDd1,d2,d3,0 U  j- o  }% F5 I3 A
D(d1,d2,d3)减1
3 E0 D  Y0 t3 _$ M9 F6 U计算 30 天中Di# B5 s* T! O" G+ ^3 t" w$ m
的减少最大
& ?% }) `# D& w- \- q7 h, U- e  t9 m结束
* l) F$ H: k+ ^9 X/ j! UN) F6 \4 s! Q, f6 a/ N6 q+ V( p
将 1000 个人分类i=0,7 w$ E8 o5 J7 L* w0 E+ W; q
D(1..100)=1000,+ |) \3 |  q( S+ ?  }4 p
j=0,n=1000  m9 b! J' J' ]; m" H
还回 DVDd1,d2,d3,7 V% m4 T! d6 C! }4 ^  V% q" r
D(d1,d2,d3)加1: _" ]5 m- G1 c
会 员 j 是否租
0 F% ]( {1 k' W, a( H8 Z! \2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
8 ]& X$ }% _1 M2 r: d7 l2 F. W8) Y5 A8 }. {8 y+ j
图 1
4 F! M6 ]; C$ x/ w4.5 问题四的分析  y$ X" @0 B. U+ a. W
我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:1 V) h$ E& p8 [2 h9 I  L
4.5.1 已知连续前N 个月的DVD 需求情况,如何预测出第N+1 个月的DVD 需求9 Z! d( V! r9 t) b# x5 d
情况?
2 g/ h4 W/ f5 d6 Q# \: I假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5, k" N6 x" C1 p0 s
对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。* z# E: _9 F- ]; f& E8 A5 ?
以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:' l9 k" i( ?/ {4 ^
X(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}! {5 l7 q& g3 W; a) X- h1 a
={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}+ c, t: M' t  H$ a' Q
={x1,x2,x3,x4,x5}
# @6 S, t' P8 ^3 c4 R0 \/ ^! c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 F6 B4 {) Z( J+ m& m) ^; }
(即1—AG0):5 Z' N7 M7 N' c
&aring;=
; a4 {5 x% J/ f3 f, ^2 N" v1 L$ g=
, D' P" o1 Y. ot0 f0 z3 i' v2 {
m
/ P- n6 ?# Y0 RX t X m
- D  [3 X+ o1 d# D$ s! i: ]1
& g9 c# J& g7 m/ _2 w! n( w: {(1) ( ) (0 ) ( )
0 r# p2 ^: P( w' ?1 V9 z9 ~。得到生成数列X(1),如下:# g# [8 Y' n% L2 N
X(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}' q3 h2 V& }8 y; h7 U
={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}/ i, z4 n3 @  z; W$ a
={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}
# a  s0 w' s7 ?# k构造数据矩阵 B 及数据向量YN! J; E- L* O- Q# v% f
ú ú ú ú ú
1 i* b0 @8 `$ i&ucirc;; ?, o0 w8 F, u
ù
3 I: K" u+ `1 y& z1 {# N7 aê ê ê ê ê8 F: D6 K9 w2 b
&euml;1 A' w- z* o. f# g8 U% J
é# u! [; Q1 |6 T& U: e6 H
- - +  `. [5 y9 J' R. k/ ?% m
- +, P2 h' J# h/ e$ j
- +
6 _  z# V; N+ v9 j=$ `0 C( T- J2 ?# d) Q6 R0 ]
1/ 2( ( 1) ( )) 1
0 @/ f$ W1 G, i$ Z) f7 L1/ 2( (2) (3)) 18 A/ J2 @* [, ?  i0 m+ q
1/ 2( (1) (2)) 1! m. X# E# O; d. _' L( C$ U2 E( F5 q
(1) (1)+ A$ O! U- Q: X% P* q% ~0 n
(1) (1)
& `3 b3 o& M. l$ F- |- y, }" y(1) (1)$ W8 R' i3 A* F. s
X n X n
. T( m+ r1 \/ R9 q5 iX X9 L1 S/ L- B+ V4 Q
X X
) B; m* u( @. y& kB
7 }7 f0 W& ?  E9 IM M
# Q, ]4 {# X& a) h) a! bYN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T
3 X0 h* {" m9 V2 V" e7 f求模型参数a :
, J7 Z6 I5 C3 I" G3 O* zN! G$ k8 W( h( n6 Q$ d9 {3 T
a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY
& {7 i8 ~" Y5 x. i建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:
- }; f: }9 e) ]* x! J  Ia
0 }7 G& G- V8 vb) T2 ]% C2 d: E
e& V/ I7 z: i, z1 N8 a
a$ H& }# M4 z% L! d- i' |& J7 v4 y. e
b
9 r6 B% W2 t9 W: VX (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )
7 i1 I$ R/ w, B9 J$ B8 D" i模型的改进:( U9 r5 z5 |! I; @' ]  l: f: O
为了提高模型精度,又对参数进行估计,以进一步改进模型。将以上时间响应方程- a) E; [7 G0 F: y8 c
写成:
1 t& h) U9 {: U( X+ e& YX (1) (t +1) = Ae at + B
) w5 P, _# t7 t" F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" f( u$ t4 s: U3 q4 L, J9 q0 I) p
矩阵G 及数据向量X(1):
$ _7 m8 K5 I) A. B; [2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文8 c( H' o/ x! z3 ~( T$ ~$ `$ E
9
3 x: `8 ~" e- A2 D% A# Gú ú ú ú ú
. x1 Y* k2 S+ }* ^&ucirc;& ?( ^8 u. I9 \5 q( F7 e
ù1 ?9 q. }4 ]1 J9 C# q0 J
ê ê ê ê ê
( d7 J5 x( N0 v( Y; `1 M&euml;
+ X1 f: e! ^( b1 ~5 Bé! ~( e  U8 ]* x# v2 D- D/ S
=
) Q1 X7 c# R/ m8 A9 b* J$ M- -* g- w* Z$ I) a. O, k
-$ X, {8 _( l+ T; e
1* d$ t$ n3 G4 V
10 e7 ~0 F0 E* T# R
1$ s' |% [0 q5 M+ h3 r
( 1)
; _$ ~; {2 |9 c' Q, f; r03 m, a! q5 H4 i3 S
e n
/ c0 n$ ?# L9 {# ]4 Ae
' V" I+ X" p$ h8 d1 m; B* z& T2 ze
) M# G! f. z% Q! N. \9 B+ X1 cG8 {6 H. L, j5 f7 J5 K
a7 b! a  [8 f- b* {
a
5 ~9 T. y8 ]! n! pM M2 t; f, B* J. y$ I+ Z+ B
Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
" J" v" h- A& H7 p1 [' F& |求出参数 A 和B0 @% q& w; t, I: W+ ~
(G G) 1G X (1)0 _& S7 p' h+ ]- d. T# n/ @
B
/ d- M) Y0 q' m1 eA = T - T ÷ ÷9 W3 P1 q! s; g
&oslash;
* D  u* j; y- P" y4 F$ R" z: U&ouml;
; D4 i5 {5 u$ D  o& T&ccedil; &ccedil;è0 M5 D; l3 b8 j$ o- j
&aelig;
5 C/ F2 X* y6 h1 V求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B" }, h2 q* q# j+ X& D
则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -1 S4 k; [9 n! W  T+ n  b. L
4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系
! O; I. u2 Q/ ^: O( F2 P* T  h" Z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, w5 K4 ^( }2 o# ^
买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大5 l6 P+ R  e: L) W9 x
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:
9 l8 c! R1 |$ K6 N: uW = f (e,m);
2 n* z  U( n0 `% e2 T# s/ X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/ y+ a9 y" H1 \
有关,设:
1 c( b9 W( Z  p6 z$ T# {- {; Tm = g(s, n)
+ u9 }4 C& \7 H# _0 ^1 O3 c假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi
9 `4 T; v4 j" J' q9 v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) u& {; @1 [* ^3 k, K
根据以上假设建立如下规划模型:
: Z: W9 C6 t. r$ _/ v, V& J. q4 S&iuml; &iuml; &iuml;: r- N& F4 d) H1 }. a' x' r, g) Q4 U
&icirc;
+ t: P! m3 C1 l1 I&iuml; &iuml; &iuml;
0 Z; ~9 |( |8 R/ |0 Hí" j6 m- i% j: i
ì
5 _: @! C7 t& m=
  s; ^- U( H2 d! W9 Q=
, y2 F8 x0 V0 @# d, t: }8 [=
2 ]6 n/ C5 c7 `$ U( S2 q8 C( U0 a4 t= &acute; - &acute;
: [, P; S8 V* H; J% m) V&aring;
. Y5 W5 L! x6 I! P3 B2 [&aring;
0 ^2 g/ U9 I% |=
& w* D/ H% V2 m# F, |=
8 _* C' j5 t! p$ D$ Tn, y! A1 V; b; ?+ d7 i) [
i; I+ M9 I& \& Y7 n
i$ L% a0 \% Q5 G5 e
n
! ]' N6 l# }6 l1 x: `i
. d8 A3 Q0 O, I* li i% o6 F/ T& V4 u
s a8 ?$ g; x: ^& I2 P
m g s n5 r  W! Z9 u- T% O
W f e m
4 T) @( }- p0 J+ ws t
- g! v. Q- s0 T/ k5 sF W e a b' j1 U0 R/ ]# R& G. J+ V; Y1 g
14 e% l4 e3 U) r1 ^/ h
15 A& U9 n5 {) G, w6 i) R6 k) P
( , )
0 {2 N8 V7 u% o9 y, S- Q2 S( , )1 G4 K; c9 d" d6 [
. .
* E* U  N5 Z: smax! H5 ^0 K, l; \3 e! C0 o
六、模型的评价及推广
/ E7 y" ]' [/ \& l: L6 t3 N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
5 `8 J7 T2 F! V% k+ w  [" A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
8 H- s! Y2 \& O( ]: h了,十分容易理解。问题二中,我们证明了在题设条件下每位会员不可能都租到自己想看
3 g' t! o/ _- T" c9 d5 Q' f9 X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
& E) @2 q( [2 Q# ?- D% I# C7 a$ i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。! R7 N  X6 _; W
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9 |# s* }, X* G8 E0 w10! D/ ?4 s! Y, n
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
! f0 l$ \0 t9 _5 p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
0 d, H7 n+ k; Q/ k4 Q2 Y7 p& s, @5 L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。3 T; F' B6 H: X/ g# B3 L3 @
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。
1 Y: h* ?# H& K' {4 F2 p1 X- x* {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# ^4 f# I6 ?8 T2 ^/ K! X$ J
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; N5 M1 e! X6 W  ?$ C9 @3 K, i
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9 k) M3 c0 P7 X- w- G7 k
结果难以求得最优解。
1 q9 [! d, U$ r3 d' Y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& _0 p& I) M) v0 c2 B0 R( W1 n
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! D, k1 Y8 I( D' ~8 x, \
实际情况,但在精确性上还有待改进。  d8 N! }3 l3 y, _1 M& j7 Q5 f
[参考文献]:3 J7 X5 O$ D0 W, Y  g
[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% j$ }4 S* C' @) z0 r4 r6 t
[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* @9 ]  m/ e) j# g6 Z
[3] 蔡家明,灰色系统模型在汽车市场需求预测中的应用,上海工程技术大学学报,
5 h# I+ G0 j/ ~- r+ f0 H; N# c0 u9 k第17卷第1期:72至74页,2003年3月
& F3 Z  J7 ~( s1 j[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" ]6 Q# B* ?. z+ S
[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日3 G; l  r% v$ v& y- t
[附录]:
* \5 j$ S) h" ^7 Q0 |( _+ q1、问题二程序:# @! K6 N, V9 W' V' c  V
运行软件:Lingo 8.0+ H% D$ l7 L9 _  ^9 C1 M
运行环境:windows2000% D5 t. i: D& e
运行时间:24 秒0 }* d+ o# J1 r/ P" E4 M0 g+ }+ V
model:/ t/ ]# R" j9 D- d6 s
sets:) F; e6 p; q1 R* ?. |
cd/1..100/:dvd;" R" J/ F; |1 Y
ren/1..1000/:people;% K$ d- j( `% H9 u9 v$ l
link(ren,cd):c,b;  k; Y7 w+ L  m8 ~1 v8 u. ^
endsets
" m9 A/ \# t. o4 F[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);1 n/ C! P0 W9 j9 {5 s/ |
!dvd总数的约束;% `8 j8 T1 C0 F
@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));- y9 E8 e0 i) g0 L0 `
!需求约束;
! k# u' ?* k3 u! t3 I@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);8 t3 U) C0 w- F$ g) F8 i
@for(linkbin(b));
- x0 c  f, ~1 Z  sdata:
+ W7 |7 Q" e& Q- C- ~% Hc= ;!输入偏爱度;' {, Z9 R+ \3 v  s
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;
0 p: D9 P; ~7 Z# Lenddate
3 O# W, l: I; `% A% ~. k- uend- R! ^4 ]6 F( e9 f) L( d9 e
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+ e- f2 V4 B! v& p4 F0 S11
6 s# L: ?" g1 e* ^: O% W) o0 ^运行软件:Matlab 6.5
# O5 \  P' [% R  j; V" J, h运行环境:windows20001 V6 h. c. `$ P' F: T
ding=[ ];%输入订单表5 ~& K+ ?- X0 k% j  H
b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解3 v1 R7 E4 C; @! T+ h4 x
k=1;7 @# A% t3 C# e+ L  @/ k- z( ~, q5 j
for i=1:1000% x 为分配DVD 方案表
5 W+ [  U! c, }8 |- H, Ffor j=1:100
5 T# U& l5 F6 }# {# Mxx(i,j)=b(k);% x6 x. N4 t+ b( [% j# C: W' I& E1 p
k=k+1;& V! H  D" ]6 e6 M$ k0 w# T" j
end
# @; f9 i) C8 Z. ^" ]+ d, W" tend
) l: n7 f' V3 F* K- I" R/ nfor i=1:1000 %满意度
) c5 [; |( }3 z# g3 C4 o/ Bfor j=1:100
/ O/ v3 P* x4 gif ding(i,j)>0 %ding 表示订单表3 h/ P, J: }6 h( v6 @7 f
man(i,j)=11-ding(i,j);5 j: U, O1 `) e- T5 Q; ?
end. s  M6 B! H8 S/ ]
end$ m( t! w- [0 H: R8 V& n# [
end
5 M* h: j- Y- c8 Dtt=xx.*man;: H' ]2 q* T( O( ]6 v3 S/ ?
ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值, i  I, S, Y: d8 @# b
tt=xx.*ding;
" k. m# L/ p2 o! _4 k5 t$ wtt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小& Y, m) Z, T; x% X# Y
for i=1:1000" k' ?. r  @' \9 T
k=1;
  I2 z6 W+ n' A$ m9 N* N9 c' h( vfor j=1:100' [; L( H+ N+ w! t/ }
if xx(i,j)==1
  l% V7 M. o* ^- g' ^" S% |6 Od(i,k)=j;%d 表示发放表: G- H+ v. d# @1 u/ o3 i
k=k+1;8 h1 m# e& S( N2 h; i: @; b
end
4 W5 h7 L+ D; K. C% Bend3 a" J2 Q7 Q$ R- r. X
end
1 o+ i  X6 n" u- F" k! B6 C5 xfor i=1:1000' n0 C5 D  e  P+ X5 j, {5 R2 @
for j=1:3
3 H; @! f1 u7 W* Wddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字
! c# c/ w3 b9 B' uend  X. h$ w  n5 b2 A8 n1 A; k
end9 [( \% a' R/ c; E# c
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数+ Z" a8 p3 D2 h
for i=1:1000% _& s4 [3 U: `
for j=1:100# E6 W( |  K7 U4 h
if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)9 P  }3 ^0 d3 u8 j; m( N. Z8 b, p
k=k+1;) ]- N- C" b$ {: S0 q
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3 p( ]6 M5 t2 E: u12
5 B3 @$ V' K% I" B* T& \0 oend$ }$ t! ^( S3 \2 j
end0 X2 j6 e3 O  Y5 W
end0 U8 u" `/ r5 @3 @
k
3 r2 s2 o: @$ A6 ^8 W6 K% f2、问题三程序
4 D8 F( @9 ~. \0 L2 ?# w. q运行软件:Matlab 6.5
# G# q4 H: B5 n. u- J运行环境:windows2000
  Y9 v$ B6 d# [c0=[ ]; %输入在线订单表
; R( x' O& C8 \# Dn=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 M) J% b: J: y
olddvd=ones(1,100)*n; %c1(j,4)表示借的时间,c1(j,5) 表示还的时间 c1(j,6) 表示会员的类别,/ V. T5 S% W- \6 g% h) F* J
c1(j,7)表示借次数
% b, T0 h  f# m. o1 q/ F" @- hc1(:,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
9 W) U7 U9 \0 [. Z$ ~! g
2 |; S& [# m( o' Z5 R9 \a=10;b=20;
2 B; F- V& B6 nyt=olddvd;
; X4 S! D7 i! c9 Tfor(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟9 h/ S0 j$ E+ z1 Z
for(j=1:n)! l4 J/ c5 V$ M1 R. M
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟( G' |9 J; u8 h! l
if(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end8 `$ \7 x3 ^0 L; O) ]$ }6 N; k
if(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end, Q* [! \8 |" z! h, a% [
if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end
9 Q3 j! @; t/ ]. V. C9 w. Sc1(j,4)=0;+ m( D; N+ \0 n- T
end
; u# O/ T/ m8 N8 K! m- @1 c" {$ N& nif(c1(j,4))continue;end %以下可以租
) `6 O5 h: W9 Lif(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻
2 C/ V# j" Y- M; \; M" I. Uif(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租0 z' f( V& G* _* p- K
if(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到  _/ H3 S6 d/ L+ ?, V0 F* v7 `7 G
c2=c0(j,;%以下开始租
  }8 k' S/ ?7 V' [' k& M7 j) fts=0;
( x  {$ o$ e8 a- ?9 Z%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
, C# o# |& p" j( I, K2 w生成三个随机数
/ F' m3 g2 K3 a. zct=0;
0 t8 C% c, V& o8 Y: Ufor s=1:1009 {) A6 H  @% ~
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end* |' g/ s& }7 N1 I9 k# s5 c
end$ g; O1 H/ ?: |' p9 b
tt=length(ts);+ g/ R( l  `( p+ s& |
%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数5 v) c0 V, s, Y* H$ y* d
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+ a/ m. g9 U) g, V$ c& j1 r13+ K5 E2 p! f5 H) O  x. [
%ts=1:tt;
* e* Z& k3 |/ ^9 }. Fts=11-ts;
5 W0 {! a& \( N- f4 _1 w4 T%生成三个不同的随机数,按照概率
4 D; `- Y% \2 _& f+ n% Itm=sum(ts(1:tt));
  w3 A) u$ n# nt1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数
$ d( ~8 F0 c) Z2 Q" ?3 p& g- nt0=0; ss=1;
- U- C& O9 Q8 j1 kwhile t0<t19 a' \3 K: s3 I3 `. h; _# l1 B
t0=t0+ts(ss);( o5 w1 H4 I4 J
ss=ss+1;
/ J+ J7 @+ M& i7 B  @1 Rend* e" A4 F2 _# X2 ]( n+ _+ A
ss=ss-1;: r/ H4 `" P% Z% X( Y- j
sj(1)=ts(ss);
# H/ ~; n2 A6 W2 B%生成第二个随机数  r2 r, }# e2 h2 h5 T6 T7 J
for r=ss+1:tt%删除
8 s1 d. w, }6 J6 w. o: r  pts(r-1)=ts(r);$ ~5 [& D' e% x# N) f
end
1 Z/ S) q# A6 f* {- ltt=tt-1;
! [' I0 ~1 x* Q$ v5 Y+ z, j" Ttm=sum(ts(1:tt));
* G* h2 r( {& ?$ r# m6 X: {) Kt1=unidrnd(tm);
2 |6 x" A7 Z" `t0=0; ss=1;! Q9 v+ _; f. {3 o" Y  S: r3 ^9 m6 g! c
while t0<t1
; U' T8 B8 h9 J& ]' u. Et0=t0+ts(ss);% c7 z  ?# l, r# j0 p: V$ D* _
ss=ss+1;
$ n7 y5 _0 N) G. O- lend
* @; q. u$ b+ L  N: J' y. xss=ss-1;* Z* p% k  R/ e( }: V
sj(2)=ts(ss);
" V3 t; @& X9 E* \1 Ofor r=ss+1:tt%删除- i& c) C2 R. I8 B( |( Z  i% T
ts(r-1)=ts(r);
( ~/ H. L1 ~9 B! `end. g8 V6 L! {! C& X! ]" u6 E
tt=tt-1;
+ _7 y; K& J$ x6 t6 X% o! y1 btm=sum(ts(1:tt));
) v- ]* u0 r% x0 mt1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数! ?4 `/ T# [- w0 S1 ]8 i7 u; c- k+ M- P
t0=0; ss=1;
5 R1 Q, o' p% Rwhile t0<t1
! y: E0 i: ?; f0 b7 P) C* ut0=t0+ts(ss);
" E6 E" u; p& S3 }ss=ss+1;
9 L& G- }! f2 ?6 @. mend. h- r6 \2 R4 a- q
ss=ss-1;
. x% [( L2 ]2 h0 D! R# o* O! qsj(3)=ts(ss);9 ~, T, M) @, q0 X$ p. ]. e
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%! L6 G: O; G6 Z- s6 A! Z! [6 q
for s=1:3' P; M( W& N6 z' c! b4 `
j1(s)=find(c2==11-sj(s));
8 z2 Z- E! _- G9 pc1(j,s)=j1(s);
% @' ]) B& W1 U" a/ _2 @2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
2 w, P& }  d; P14
8 {# P' G3 c. Z' s( p- s; W# colddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;4 `' k- ^; s7 V% ], d. V# J* p7 |
c0(j,j1(s))=0;
9 _0 \5 h1 O$ b! K' Cend
% G4 i, ~9 d& _/ d4 K' Ic1(j,4)=i;
, W( _3 L2 U* h* x8 P5 d4 i( Bc1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));
* c& b$ J. C9 ?* dc1(j,7)=c1(j,7)+1;7 d8 ]9 X" U0 B2 R1 V; E0 k
end9 b. _& _) g7 i
mindvd(i,:)=olddvd;
% ?1 `. l% c3 i4 Uend
! ?" o1 V$ r3 @" g' m1 b- j3 o- [mindvd1=1000-min(mindvd);
# U- @1 I/ r9 r$ Fsum(mindvd1)
发表于 2009-9-7 22:48:19 | 显示全部楼层
发表于 2009-9-13 08:22:30 | 显示全部楼层
还可以 不错
发表于 2010-8-19 20:37:11 | 显示全部楼层
表情符...............
发表于 2010-8-20 23:07:17 | 显示全部楼层

; M( F' a6 L( Y1 V; X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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