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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( l0 x/ w' Z5 c
14 Q) ?& b. U! w8 y1 V6 g
DVD 在线租赁的研究
- f+ I: J2 D( @: j& N尹作龙,姚明,金伟2 ~9 {& B- J2 H
指导教师 汪晓银
% E( S, P" K( X9 t2 C[摘要]:8 |$ d0 R4 ?( W( Q$ C1 H
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* F% L* M+ Z. ]% a: M6 [6 L6 \  \
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
3 D6 @7 J6 O1 [$ G3 [" U+ x3 b& z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5 l' D9 P1 d% A7 l
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
& u( t2 l  `: P2 b+ ?$ J3 m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9 p  P: v0 K* j" 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
2 d. a  G, [1 r/ a7 g; c2 U$ K5 A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% j; j! m: O* b/ }. b* Z8 A4 u
下。, e7 \7 q9 P" N
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD57 x$ Y( D: H+ q+ W' ?2 G1 I0 l
一个月内至少 50%
$ U! J6 o( i2 C3 l3 V* @& f& p看到的最少张数
3 G- i: N8 R' H3 U8 Y+ U4000 2000 1000 500 2004 K' z9 d6 ^$ A
三个月内至少 95%
) x& k" Q, [5 |4 B' w' B看到的最少张数2 a6 G0 u% D. y, Z+ C
2534 1267 634 317 127
1 @! f7 O) M9 w8 ~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$ |" X& J5 l& c- a/ z
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  r' c' q7 L9 _( ]- Y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
2 g7 Y+ e% p/ O2 XU 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
( V1 Z- ~. {. O9 S$ C: z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
, a# l5 P) r; h" ]' j5 o# E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
  e5 s; A2 f; ?3 \5 f预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。
/ f3 J; P) l' i. o问题三,根据满意度最大,我们建立了一个规划模型,由于模型难以用计算机求解,. k) ]$ @0 o9 K, i4 |
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。
' p% H6 i  o' |& V( l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! J# R" E% c6 S/ N
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 d/ P2 t7 _5 \: r: L! }( n- b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, }" ^' }4 v$ B
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( S0 E: q/ |1 }& {  Z/ U
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% }% ^  z' H; j( R3 o
性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。& G- J- ^/ q* R: Z) S9 z
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
* o$ A, |; c1 s' j  q1 H0 [! o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2 K5 C! G, d& n. Q7 R, C
心算法速度快,但得到的解难以达到最优。7 O1 l$ B4 f# l, x& \
[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
& E4 W7 k4 y! p8 Y2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
8 Y- _, L8 x8 V8 ^5 W3 U& v2, M. p/ B* g$ M' D
一、问题的重述0 c) ~0 J+ x7 [: x
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
, u7 |" ?$ T0 S& U. s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) L/ I- g; f9 ^+ d& o6 D
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。
. O5 i/ e# J( O4 x& S5 N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  A) y) i$ X$ V- N, F
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
; S+ T' N+ g6 |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:) L) C  V# u1 A+ E# c
(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- X6 {( |! k  P9 o8 U. v
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
1 {) m* z  L3 A* K( |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 R: i8 k4 E+ I; N8 B8 c多少张,才能保证希望看到该DVD 的会员中至少50%在一个月内能够看到该DVD?如3 A+ w+ A8 K5 o: c
果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?. Y4 }; p  b" G! ?  n' t
(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
9 p! Q$ e" R2 D' x6 I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
$ e+ S: e6 [/ e9 G/ t出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。
$ q9 y7 Q+ m6 z8 J9 E+ p) i(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
/ a. ]& x1 d5 n7 O; m: m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
: b5 V4 `2 _) C) p( e) }月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
9 ^( s' V$ D. k(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/ T" [, s9 m/ f" Z! H. ?+ J
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。+ l! ]' Z0 P: H' `  F( m& J
二、问题的假设
* O5 i; Q  Z4 f5 a) U1、假设所有的DVD 都不能拷贝
) k* x8 D" h. B" M) `% Z) \3 R/ @2、假设调查资料具有一定代表性
8 `9 @+ Q# }2 Z" X3、假设所有会员自觉遵守会员规定5 i" L6 F; K3 y0 H* {& {
4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计0 R- e9 P& Z/ |
5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关
8 i$ E5 g( ~6 h! f% I- _4 ]三、符号的说明
$ N3 [' K! G1 W; a8 v) q符号 符号说明
; e2 e6 O" A, h5 b( U6 ?* AV 该网站拥有的总会员数
& @: u" s1 ~  C: c8 z9 t0 D# V% sDij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况
( }- |, j. M: S2 ?+ _DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度
/ i8 }  D' y- w/ \' t. d0 d# Ryi 第 i 张DVD 的现有量- `. M% u! H- g  Q1 c
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数8 R) j( s9 J4 Q
Pi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比, c$ [- J- G6 K# g' ?$ z2 E$ N
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文, k9 f+ l5 p' g+ v' {
3- x4 z( X/ v8 H- j" H- H8 A" z  \
R 为满足会员要求的百分比数3 n- V: K6 f) t, V& E
U 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高
; p: B/ r0 P/ _1 P" X1 y四、问题的分析及模型的建立及求解
! V6 q9 x6 S" ?' K6 Z4.1 问题的背景资料
0 A& e4 e* f7 G0 O1 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
, [; Q$ J9 q4 B; O" a& ~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; c$ f) h8 f: d, D+ G) S
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! h8 _/ N$ F6 _3 m3 w) |9 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
" \# D, t4 T% O7 a0 S6 f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9 G8 a! P; p& P) ~* u; p# G
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,+ `* L, }' |; |8 c' [4 Y; \+ E
既省时又省力。
2 F% R* g9 q$ m/ J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% w# W8 f2 V4 I6 L% s
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% {3 h; j; q1 |$ k# r
了676.5%[5]。  U( }- K( u8 z1 y
4.2 问题一的求解2 T' z0 F8 [) z, J0 _
4.2.1 问题一模型的建立与求解/ D5 @. V' [9 f, {2 b% |
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
4 ?" ]# x  q: N) U: b) D9 ~% |( f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) L7 i3 N1 j3 k  g+ i3 `
从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。
' _7 u1 d3 O/ l$ r! ?4 H4 e! s由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1+ F: k$ e# s$ z; Y' M" h
表 1% `+ s* w2 L; g) g1 t" e
类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数
, x$ {/ E/ }; @A 类两次 60% 60000
! O; w, V+ M/ P. y9 ]B 类一次 40% 400001 ~" w( ]* d2 `. c' [5 Y; m
考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:4 y( z( G# Z9 u, ]& Y# W1 r! N$ ]+ n
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;
$ E, n2 R" Q: P( B1 U9 bB 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;
9 T# A. m- a/ ?/ P/ S3 S& N根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:
" W  @8 i8 f0 q% k! }' {( I9
" w! A3 l' J. O, L0 ^2; J# _3 x4 e! h  V, M& _
15 33 I2 ^4 [) g3 q# Z6 m' x3 U$ m
1 =/ c* G  G5 i  P; L& h7 g/ x; i5 T
+; d9 A; l- ]+ g  c1 I. h* G
EX = 16.5
  m' n# k: k- p7 H6 x  M" I2
5 H' s+ R! ^0 S. X30 3: q& U0 @5 Z# ?" C
2 =" ~2 @# V; K8 q5 Y+ m
+
( g, a# {& d3 J3 H3 VEX =5 Y# b- b4 g& @( R0 L0 s( 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
$ |# ~9 ?' K( O. ^6 Y6 R1 c. \DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,3 l* q. H% j8 Y6 G; r
那么:: E* H$ S. U) y$ O: M/ a3 G
在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;9 {5 w+ I/ J/ t# F
在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)0 o* Z; R; j% y/ h
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# C: ]% O" O1 H- k" L$ P
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):
5 i- J: U! e( y; D4 ^: j  S( A- }- _表 24 E2 ~" R: A# s% D9 [, z! J* f6 v% A
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
, o2 w6 S& l0 \4, H6 T7 @# p0 F4 @' [
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
2 I, J$ r" M) `经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%' n* B$ @1 K1 L9 H+ ]; A; i
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。
" V' u; J( V  O) w9 @4 q' K, Y因此愿意观看第 i 种DVD 的人数Mi 为:Mi=V×Pi×R=100000×Pi×R (V 为总会
2 m; f7 [9 l8 d  r7 l员数)。
; ?( i# B" p/ t% J: E那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)- [6 n. V! G& D/ `  ?/ p! L, K. _
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;
; w9 f1 Y! }* {# ^5 [5 q2 k& d求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):3 S$ X- I5 T2 ~7 L8 n9 d9 ]% k( r
表 3
3 e& F" I5 H4 Y, w+ gDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
1 o, T7 N; m' H2 J2 `6 e一个月内至少 50%9 ]) q2 d& z2 x  z* X4 _; h$ z
看到的最少张数' M4 V9 b* Q' J9 F5 o2 P3 [/ O# `
4000 2000 1000 500 200
1 C: k# ?3 o7 k2 O% K& ^三个月内至少 95%
3 X! n0 [/ g8 K8 W+ G# h$ J看到的最少张数2534 1267 634 317 127) R; h$ @9 H/ W" W
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 a: C1 s3 i$ e. l  d+ b4 I' y
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
; p9 g2 z0 b2 c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
1 S7 N1 A, n& E$ g& ~最少张数为2000 张(小于4000 张)。! ~1 P* |- r1 y+ q8 Q4 ]+ I
4.3 问题二模型的建立与求解
- G: b3 V/ [7 w6 L1 [4.3.1 问题二的分析* f/ ?: o  r$ _* t' k: Q0 x8 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$ w: s- t! z3 X& J; N) P1 q5 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
) ?7 ^! n1 a; [/ ?) W- G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
) |9 D, D% m% g% v' k! X员对DVD 的偏爱度为:! d# X# w; A# F" y
ïî& L$ l5 m2 Y& d1 z
ïí ì4 U' A/ s) n) {8 J
¹( L6 I$ X$ F& P7 t# B" f8 U8 |
=
# w: K: \# X/ A+ `=9 W: c# n5 R. g7 j8 b5 G
, 0; @2 A4 t; Q4 k. F& w7 p- \  e
11, 0
2 x7 L& _5 R* G5 r7 \ij ij
8 o( D; Y  u, o* Tij( L7 E/ `" N5 f
ij D D" z( I% d/ f; _2 Z) L# H
D
+ c& J) g" }+ D" @( ?- o! ^5 S/ {5 o2 |DL
' N3 v% G( M9 G+ m; a* s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
4 g3 h8 n/ ^! H  s7 Z7 f$ l! c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
  \" B+ u1 ~) X/ ?2 @2 ^第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。" s- M! y; ]6 z& q/ E1 o9 j
4.3.2 问题二模型的建立
5 C* B. K( U  c, U! W, e6 B( l$ V会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå/ f0 i8 n6 u6 A$ G: {- {) x2 G' i
= =: _8 \% ]" V2 |1 {+ U
´
$ F4 }& A5 T5 h4 I5 K1000
$ Q8 [5 Q. q3 w6 w1
/ B" W7 f% {- w8 z  u, F  ^) ~1005 t$ B4 u+ }8 W: j0 N
1
2 }- }. a6 G( f$ ~3 k: R4 b, Smin) H+ O0 i# l% n. `; x2 u9 {: }' Y
i j+ e. V4 ^! m) g2 H' ]% h
ij ij DL C
0 A: K) g, Y& G* h6 s. f6 L6 o0- 1 规划模型的约束条件为:0 v1 N5 ^* d( A0 l' K
1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;& v, a5 U( S& L! _6 @/ t
2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
  N' ~$ P- @3 y  V由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:0 {5 ^- ^, P- Z- w& ~
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文( b, m+ a: ?. i3 ~
5
: [. A3 V" E! G2 j# g; Cï ï ï ï
0 _5 V% K2 x( \  U( M7 Hî* h3 A) w4 j8 l1 D6 N8 F
ï ï ï ï
6 y( K1 F1 _7 ?) p9 ?0 L5 x3 jí; s: k0 @% l0 e: x; U
ì
4 {0 V8 ^' g5 G% F= =- f5 s4 e' W1 y9 R7 [- d9 u
£
6 J( ~# u. D* y* D3 w/ _* o) p=
9 O. G. I* o+ w2 \; Z7 r=1 a4 h+ ]/ |2 z- x% s. r* [
´
/ w, k! l; z; X1 b+ i( ?7 d8 F0 yå
0 m( B! z3 W0 F4 t0 f4 aå" J/ D% h+ m2 ?5 s+ |
åå% |& G' l7 |9 J( p
=5 O( v3 ]; l; r  k# U0 V
=
, e) G" g* i2 i= =& ~/ e  d, M% a/ q; E8 ?. m! N
( 1 1000, 1 100)
; N# {) T' V; G+ R8 X3 ~: m31 u  T7 P! f1 R# O$ c) ^5 h/ M
0,1
" A6 h7 g( L) Q3 Z. F. .8 j  _  C& [0 O1 r' W2 r2 ?: }
min! N* B6 ?' S4 |; \6 l/ Y
1000/ H* i. c$ z9 y8 T5 P/ j0 p- h
1( e: I5 S. z! F4 I& ?$ i
100
' c$ E) m8 x, F  l# l8 E% m10 d; l2 h9 \/ k% b
1000( b0 i' R) V& L
1
4 W2 v! S' h4 S3 O6 M3 m100: D. s; h  H( U
1
5 K4 ~# t2 H& c9 s# e6 s! l$ }- K% [i L j L
* C$ G* m- ]  N4 \$ h3 W1 bC y
. R: N! m1 u2 N$ A. \C
- g9 q6 N0 P) M% \; VC
" \! l4 `) w& V$ t% {/ l# q- Zs t
) p3 G3 o" I) s+ n3 i+ o0 @DL C
, N# w3 j; }! H- `5 ?  ri
% S+ p; ^! j* ]! p1 Iij j
+ e5 l) t  @% e6 a. d" Uj
4 B* ]% O% {. m! Yij8 R; O( x+ ^: _6 @" N- D
ij
! N2 |( y+ s% v7 Vi j* l. `6 C, F# f/ q
ij ij
$ k# d1 x$ l+ \: X0 x4.3.3 问题二的求解
$ u0 h; p$ W0 F# \; i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% t1 `) p1 i4 M1 Y8 `: U
Ci,j 求得总偏爱度为åå
- m9 J5 n+ Q) r6 m5 ]5 Y! `' f= =# N) n. ?; H7 D' w& f! w- E
= ´( I, w$ M9 L6 R" {: F  K& v3 k3 ~  b
1000+ P8 y5 T' j4 ^# r% v$ t$ Q
1) I# {2 }+ R+ i: k* S" L0 |
100# B; r6 b6 x! e' e$ B
i j 1* e* A% H3 w  I4 G9 j
ij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求" K5 n6 I$ c8 w2 m+ U" }1 b
预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:; e/ ~% z0 ]6 a# }
表 4
7 a2 {8 M% K) s. P, ]' m会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010
. W7 l: l, P6 N. G3 x: l" `' r! U$ G# g1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)9 X6 w0 n3 `2 `
2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)
1 q1 N; M( l, c) G分配
5 d6 ?! T0 e- T8 nDVD 的
6 S; F1 u7 A- i" e5 ?种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)* A7 i* |. @: w
会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020! Y- r; ~, `8 A+ q
1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)3 p5 I* E0 n5 t2 i7 b% b& I% R
2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)1 y+ f4 m/ ?* g
分配
4 W$ Y; |- S+ v* fDVD 的
' T+ v# ?, h# c; S- H8 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)7 R$ E7 q. a3 p- N
会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030
, X0 O( ?' G& [3 V3 W1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)
; n5 s4 C8 Z2 d/ E2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)
* c) T: q. h  g, h) ^分配
% Y, g- l4 V2 ADVD 的
4 O0 I% A+ Y+ x+ T& g0 I种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)# W. {  w; I: X! ~# i
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。
9 P" O9 r% ?/ \; [  m7 p% r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0 u! N% P" T5 S: w) ~7 Q  m$ O
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$ x. W  |% M. x2 I+ M) ~8 S/ v  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。
' Q4 @# \9 |+ U9 r* e5 K; ^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
. \* X9 k% z1 k, p" e6 L7 Z到3 张DVD,1000 个人就得到3000 张DVD,则还有7 张未出租。根据所给的数据,
. j6 ~6 [6 S7 N: b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
, T2 E  R1 b( R+ Q需求无论怎么发放,也会有106-91=15 张剩余,而总共应该只有7 张DVD 未出租,这
* V/ F% N- [* c2 \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& F4 E0 o4 k7 h. i$ y# T& }
了没有订这8 张DVD 的会员。
& i6 c( O* ^  B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 F/ a1 \# x, n- n
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)
$ d5 E. c. ]/ R6 w. ?4.4 问题三模型的建立与求解" i' b4 P+ W0 p4 @1 V, e" W
0,1 变量
3 _% C( W' [+ `, l1 E每位会员租 3 张DVD* [& k- V$ R) c5 W9 V4 J
DVD 现有数量的限制
5 A; d& R7 r; z. X, B; ?2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文+ j) r( V. a& }
67 o" I( o1 \# e$ ^$ ]5 h
4.4.1 问题三的分析及模型的建立( ?/ J& M8 r( L( D8 J
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! R. _9 e5 ~0 M) ?2 n- E- o2 ]
会员的满意程度达到最大。, T4 Z' @" ~6 z5 F0 T7 C
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
9 q# `. p4 K6 F, H" P" V  k记pi 为 1,否则记pi 为 0。9 h2 B/ U+ Y+ T5 ~
ú úû. ]$ Q* G& ]% h) S- I1 Y' g
ù
- u  y4 g. W, L0 a' @ê êë" `6 K! q$ y4 a4 |$ [+ C1 h
é* S! R" j7 @; u0 a4 i8 [
÷ ÷ø
' Y0 @/ R  V( Uö4 ^" d+ R8 }- b* @
ç çè$ C$ N8 E5 I# d6 s9 q% |
æ
) D1 t1 a% S* z. p= å3 H9 ^9 X  d( Y! I9 }+ N
=# m* m+ {6 Z& ^/ [$ Z" v3 N% B; O
3
9 R0 \* n$ f0 g+ |+ Z+ j1000 N+ q2 t) m; f- l1 W: B0 |. o
j 1
0 D4 n7 d) d. F% y) C: }i ij p C (注: []为向下取整)
: r% s5 r6 D" T# X0 \要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000' v; x/ f, `9 N9 r, Z. Y
1000
% t9 K' R' G! ^1 ^+ o5 D* E1
3 _# J1 T) l& [" Y6 y' w& ^" h- S´ = å# e1 P6 V* D% H/ v" B0 h' N/ c0 Z  T2 @
= i
4 k* r! l. g: I- ]# Wpi. J- e" A( K8 T7 U& K3 F+ H& V* F
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:1 D6 g" x. d0 d3 m$ R0 X
ï ï ï ï ï ï+ o* B0 e4 V9 y- C! K
î/ a# s- `! W8 z0 P$ L7 L( M
ïï ï ï ï ï
+ @% ?* E& [' b9 @" d7 }" a) Ní
( d  y4 l/ M6 x' tì3 B) P) d7 C  z5 U5 w
= =
4 P% R! c& \, ~=
( i! y  w: P0 y/ E% F" d$ x* nú úû0 d; `+ Q5 N1 `$ J* f
ù
, u( D$ l1 e1 s( z3 B7 \, y1 y; ]! @ê êë/ m0 k. k' N( P# l' g& I
é
2 F. j) d& S8 z0 q  X( s/ P6 {÷ ÷5 a+ M  x( Q- L/ [& E  ^4 t3 L
ø$ A# l& y. b% V' B( L) c4 \6 Q
ö
1 M: v6 p7 B+ iç ç
2 J+ [9 |% ^8 U& O% w  _6 n- r+ B# yè
6 ]7 |0 m# f8 q* k, D/ Wæ
  u4 C- ~2 D: ~5 V9 I$ [/ Q: P- G3 _' Q£8 L5 Z7 @  k3 `% r. [& T
=: }% s' U* G4 U7 i$ v  S0 x
=- F  {. F: ?/ U9 y# T3 [% j7 M; b
´7 o6 O1 k0 {# o, P3 p
å å% M0 A2 ]: k5 @1 U$ W5 J& q
å3 @. Z2 }2 n8 o1 p' J6 f
å
% c5 z; n4 S; `4 a/ jåå
" ~2 K0 ]$ N( z5 b- h5 s* a* Y= =- R+ `- H& a4 w' @7 m4 c: v
=4 l. Y; v& }9 n' g. O5 ^$ ~
=
' U) r/ w$ @" r5 u/ m8 {) Z: H= =
: g% ~) c  r# z2 ]: U/ e& b( 1 1000 , 1 100 )/ d( a" \# }3 ^0 P$ B
3 0.95 *1000" Q) f4 G. c5 v- O# z: s
3. @. J6 `. Q6 `. j0 W( E
0,1
2 w- ~* X- w" Q" k. _8 T.4 M7 t3 c3 r$ @  l
min
5 s" r) u; s* H1000
9 Z2 L4 i& S  @8 B/ Q1+ m2 g  G; z0 ?6 ~3 c6 {
100
3 h: L: D6 ~5 }# Z$ x1 E5 X1
' r0 L# P4 P$ T0 b# U1000
( q) O# L+ ?0 i8 E( }% J! p1: D+ M( v/ W& i- [- c+ m( A
100. e" y0 Y' S) [7 C: M; Y, X! H
1
' V! P; U2 |5 l* |, M* \' P; m6 ]1000
. M( E8 u5 H: f2 Z2 Z; X, c1! I: w* t3 J1 F6 Y
100
8 P2 A; r) I9 C! h6 K1
" C3 X4 v* M" u, b& D5 L' Si L j L
5 @0 |/ H% m3 l' A* c+ c, s. HC
8 ]9 Y8 {- c6 d  M2 c8 R! XC y5 x2 h- J0 V8 M# @$ s7 {+ p
C
+ ?! H/ M* }7 j% M! e% t6 F5 OC+ B4 r8 L6 @" K# Y( Y  f% k) {/ A
s t
- A7 }- e, O' X" Z* T3 [D C9 M( `2 ~7 g& E$ }, {; r# U
i j
2 J( G" [9 n7 k4 P/ g# {( Qij: d$ ^2 b( i' f: z/ e8 P3 S% z
i0 \) H) u+ s3 x. S" W& \3 K
ij j! h' |. n+ Q9 |/ ~  ]
j
/ L, V6 }" H. H: _ij
. s& c6 Y9 j9 kij
0 A, o& F8 }/ f3 e* \i j
  ?- d4 p1 M9 r- W! l( @6 Y& Oij ij1 @$ G9 h" m( I; s1 Z/ Y
4.4.2 问题三的求解
3 x( v' X3 S8 W$ C- K, q2 |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: |+ O  H  \0 I) o
如下假设:
8 W: J  U( j$ F6 E* Za,假设40%的会员一个月只租DVD 一次, 60%的会员一个月租DVD 两次,会员
! d, `4 h, i2 j1 l) h, H还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。- Q8 T6 B' `) a/ ^9 V1 U/ B6 M
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  W5 {7 ?2 Y* v. v7 G7 z
(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! Z3 d6 S+ V$ e8 r4 {/ X
&aring;=% x: I' l, J3 D" ?9 h- h% n9 Z
-
  `9 p2 X) P8 T4 ^* S7 r-
% b6 i- L! a% J, P  T=; o8 F' x. I- K. Q; a% }
n
* r. X& w7 j1 g, e3 _i i6 _( [, s* k' Y" l" I1 e
k) ~, ]+ J3 _' ^
p k5 D) z6 D8 |' z# c+ f0 S) W6 i
1 11
* N4 v- g- v7 U0 X9 B11
5 n6 Y; i5 E8 L7 L# V, L( ) ,
. c7 a: z1 v& d$ H# S+ `2 V4 Ec,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,
0 f2 w+ e- O8 m4 q/ c; N, o% M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( `/ e1 J2 Q$ a* L$ L1 T0 f7 f
求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。
+ H' F+ E8 z' G4 w% `( o& V用 MATLAB编程[1] [2],经过多次模拟,得到每种DVD 的购买总量在3085 左右,
* i5 U& ~- k* ^7 P1 {其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):
" T% S* h2 n0 O表 5
* ^1 V" G7 ^4 t: x1 O$ h( x' YD001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
1 e- Q9 l  D, d; D' `! KD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35' L& _) t' D; v* s6 Y
D021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35' D; U2 Y( K" \
D031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29! @0 g4 g+ b& z; w
0,1 变量) @% u5 U6 U( s; M% g
每位会员租 3 张DVD3 g6 c8 J- `) E
DVD 数量的限制8 s& A0 `" l3 G8 C+ G3 h* [0 M
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文4 E( j* ]% f1 P* x- k. v& M4 K' _* y
7( R6 A7 {$ V2 U9 h- n: l
D041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30; T  k0 m6 o6 [5 @  B
D051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38
1 S, {+ Q6 u* o0 s5 ?+ Y" l+ HD061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36
; S4 h6 B$ H( ]/ [$ DD071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33* g* q9 R* X& k) d: r, b
D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32
. I: i* `( T/ \: Z: }  eD091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
, E5 r/ c( _* M% Q: z! t总和 3086! |% s) ]  j( T  P6 t  j
Y
% B! \  Y; m, |4 Y4 e9 n' |) [$ R7 ZN- \. O2 E2 B2 L, G! @# ^# _
Y2 V9 S9 ?6 x+ o
N* g/ b( L4 I! S' v) H4 u% @
N' {, {. u+ \) m  h- C
Y6 b3 C& b+ s) O# b- v& d
Y
: `. l7 V4 z" b2 |8 M; CY4 s, o5 v# X9 L; P. p+ E8 I
i<30?
/ v) n0 O+ X' V4 T$ Bi=i+1 第i 天
( _  Z9 K& m4 }* l% \. s, |, @j=j+1,# z) r3 z" y# q  L3 i. t
第 j 个会员/ R- ?7 i& x' u1 N5 ^
j<n?: ?4 T6 ?+ K( t+ m) G/ D
会 员 j 是否还
. v' N/ G, h, U/ m租到DVDd1,d2,d3,2 W( ?+ B4 n; p6 I" V
D(d1,d2,d3)减1( y6 n$ p: L; f5 P" w( U2 f
计算 30 天中Di8 D! f4 u7 _. Y8 I8 \
的减少最大1 T7 {) U; \' ?& |! A
结束: w6 m4 N7 A: y2 `1 W. E
N, O  e' Y' D# J6 N# M2 r
将 1000 个人分类i=0,
4 R( g6 T* f1 W# Q( H3 X4 g# SD(1..100)=1000,0 k3 g. V* b0 _3 |! W7 l" h2 x) C
j=0,n=1000) q1 A0 P4 x+ a3 U7 a6 S
还回 DVDd1,d2,d3,
5 p) ?" Z4 b0 i8 ~6 [D(d1,d2,d3)加1
* C/ d) ^# e" m( d; g会 员 j 是否租
6 H) y: _- c; I: Q: V& o2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文' P& A( o  h5 ]5 T
8
1 P0 K* \! h$ i+ h4 Q图 14 ]% v: L* R2 i
4.5 问题四的分析
- P- g, Z8 M. h我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:$ ~. _; a6 f- Q! @7 F
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
+ {/ ^7 X; H6 _情况?, Q4 G8 d" H, @: K6 S
假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x59 k) r) C. G- B) p# l
对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。! X9 @- Y- e7 Q+ M
以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:
+ m8 S6 `/ D1 t/ QX(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}7 g7 A" U" B& j: P7 N8 `
={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}; g# C: n& l- V! ]! C
={x1,x2,x3,x4,x5}1 _& ^, S8 T; x$ A
首先按 GM(1,1)建模方法,对已知原始数据序列X(0)进行一阶累加生成4 i1 p* x0 G+ u2 N8 z" ~
(即1—AG0):
$ u% x* j0 F! p& U&aring;=
) C! c  X# q5 }% ~) U=7 {- x* P' g' K; O4 ?& F$ j, z; i
t
$ M2 r! v: w) F( y3 D2 A/ Vm$ X) n. C  t  R6 Q9 \
X t X m4 ?( r# ]: D: N* _; B
1. ~; {" @: @8 m' s
(1) ( ) (0 ) ( )
& a, J9 @, B' [- d5 t。得到生成数列X(1),如下:6 P" q( G9 T7 \6 ~. x6 V
X(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}
5 {4 m+ M5 W5 |={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}
( ?7 R/ i0 n! {+ N8 U! ?={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}
3 A3 m# W: _" t% d构造数据矩阵 B 及数据向量YN5 F" i$ J/ F5 \. w# C
ú ú ú ú ú/ _4 M+ q; Z$ q7 Z. N1 q
&ucirc;- G( f, D$ h8 ^7 Q* Y
ù
' W0 F6 E9 ~5 F0 `ê ê ê ê ê
$ _3 ]+ b2 s8 e&euml;
4 _& e( [/ P9 R5 t7 F7 Jé5 |9 Y* l! q8 X. P5 o& }3 d
- - +
6 y  \4 ]: C: Q1 G, {- +$ V5 U2 ~7 K# z% H2 y( o3 m+ o
- +* ~. M0 n; P5 S/ N  I$ i( U$ G
=
% x. j) L/ d' `. g! `1/ 2( ( 1) ( )) 1, t, ?6 ^7 _' ?4 {9 r6 y
1/ 2( (2) (3)) 12 c& {7 O4 @) h) P
1/ 2( (1) (2)) 1: N4 q; I( H# \
(1) (1)
- o+ o4 C- l; J4 ?, [% f(1) (1)7 I5 K6 m- d5 z6 f: }
(1) (1)
: o  y+ _" L. i! m8 N* nX n X n
- \" P+ ~" l# r& ^+ a* l( c5 K1 d8 NX X
2 s0 e8 }, L5 xX X
  Z% U+ T8 K1 J. m7 f$ S; aB
8 q: S) u6 ]6 n3 ^$ ]M M
( z2 Z/ z0 Z. q% EYN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T- H. E: S/ U3 X4 i5 N
求模型参数a :
& K2 f6 X; y! \- bN$ a- o0 i( s1 ?% O2 y9 N
a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY- ^" p. ~$ E  Y" R0 g
建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:6 g9 i+ d8 C/ w$ r, {, ^0 R2 x( C5 A
a
5 y8 O+ V: i0 |0 e; Ob
4 w. Y% p$ y: O! W8 V6 m( qe
  k1 _+ v* ~2 U6 R" ka  T' U4 [+ H5 x. d; Z
b; u7 C6 W& R! W% g# l. {; @! e
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )
' k% q2 U, J1 U) ]. d9 D模型的改进:9 j' r1 q! n# u4 m) t
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: l+ `! t7 H" U' o
写成:) ?) f. T- p, x
X (1) (t +1) = Ae at + B
+ Q- |$ j; N* o. T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
- b! A3 p5 P" r$ ]9 a$ C+ A矩阵G 及数据向量X(1):) M: x9 E4 H: u$ j) I. q* ^" I7 X
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文: z* n# Z/ K8 x- w9 Q$ q3 n' S8 @
98 {7 A/ w6 F! u: H& _$ a6 e! V
ú ú ú ú ú
9 b! Z8 m. q2 T% S$ J&ucirc;
4 E. k( E: e8 e) s: ]1 R8 kù  y8 S& N  Y$ n. r+ r
ê ê ê ê ê; C3 l2 s, q/ _5 m8 n; ~
&euml;" J8 m, G+ P3 B: L' P  i3 W+ Z
é
' |( W1 D; v  J4 Y$ L=
+ [$ S% C( \, _. L" Z- -
& S6 I* n; ^; Y0 T+ [6 b-, w+ R4 ]: q7 h" X" b  k7 t6 l
1% \+ D& @1 D4 l* [$ A! j
1" ~9 _( S1 c! N
1
, Z8 u' b1 H% P6 J) M7 X4 w( 1)
5 l6 k% |9 N" _! B0* a. ]  _: }/ D5 I( ?$ s
e n% S0 W1 g: v9 G+ o6 v
e3 \* p1 @* X4 e$ b2 ]) ?
e
% Q9 i: E% X( xG4 }$ B& i& c1 E  F. y) X$ u; a, f
a: G# A$ A/ V% k
a
9 X( ]- j3 T) L9 N: {2 K. x- DM M
3 ^1 |/ o2 a9 B- u2 ^Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
. h& @& y6 d: I6 X) X求出参数 A 和B
; f% {4 w  y0 B9 t+ h. q+ H5 s(G G) 1G X (1)2 `% j( `* U- Q5 Q: ?
B
$ }+ E4 y* c8 \) f& XA = T - T ÷ ÷/ E0 A! t& H9 e4 f
&oslash;. \, {: H9 S9 b
&ouml;& g1 I2 m, a) ~; t: o0 |0 m( ]0 }
&ccedil; &ccedil;è2 }& j. T0 Y& W. f
&aelig;
8 R4 v4 R/ \/ Q$ b: {4 Y4 f求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B5 R. {5 c# O4 d/ K
则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -
# i3 B4 L% H) q( N& \0 `) @4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系
0 p& H1 i. U' {4 x" P) ]8 s/ 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+ H3 k8 W/ f0 d4 {5 H' ^* T
买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大2 n) M1 H; V$ y, B( Y2 F
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:6 ~5 w9 J2 o4 D/ ?
W = f (e,m);( @" W# e( ]/ c; m7 X; 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' j) X0 Y7 |/ @
有关,设:% H, w& g) |" f& b0 e8 D
m = g(s, n)
4 `. f8 t( G1 k& W6 a4 W: _, N假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi: g- \! \3 i% N) |/ v! 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: {" z" w5 K7 Q
根据以上假设建立如下规划模型:- Z5 z' B4 e- u, k
&iuml; &iuml; &iuml;
- Y& I7 C- G1 R) P9 x&icirc;6 h9 \& ]/ p: t* ^( U
&iuml; &iuml; &iuml;
/ E( C9 P& i# ^' e% X: o+ Wí, ?7 }% c! Q! |, U& p' g& a3 i
ì9 l( E' T* m- }  k7 \
=5 [5 a9 G4 P1 w6 r6 {
=
& @9 j1 m' [4 F  A=9 ]2 c- N0 x5 Z8 M% X- O5 W
= &acute; - &acute;
" p- V1 \+ E4 n/ D/ E9 \3 o&aring;) c1 ~4 X! L7 r/ |3 j1 [1 K! d' E
&aring;
, V, O1 v. f0 E* d6 u5 u=
5 Z4 Q$ g4 M, \9 p# Q! y: Y/ l$ ?" k9 y=5 P1 A0 ?( w0 i$ P+ ~5 k
n. x1 u6 l% c7 ^0 z4 `
i
  Z; f3 g1 I2 z2 `1 R% G, }i
, W- a5 ]: s4 t2 i1 ^n
& n+ J; j) c5 Y7 g9 ni8 W- ~% ^6 D& w9 F9 p
i i# ^& @8 d/ M8 {: L( U- z
s a
5 X3 b1 Q1 D- Q; F$ v- j. U# Gm g s n2 S% F2 f3 M, i. ?
W f e m# E+ s! w5 ~  ]4 v# j# w
s t
* d* G7 j/ h3 |6 }; C. H  BF W e a b( D' V' q+ v5 s4 Z- s
1
3 Y/ M! h& U- z  k" `1
  ]( V8 |% \& L' x; b3 X2 S0 e( , )0 U4 P4 o% U& b  `/ |4 u' Q) I
( , ), L; f$ l! f' x% R7 o* n
. .
9 j/ s; o3 W! @4 O2 |max
, M# L5 c# Z9 g0 [六、模型的评价及推广: E& g( l+ _. f7 D2 ~
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* E5 {6 \. }- |1 ?
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
' s0 N" [5 g4 l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5 y+ ]. w2 W! J7 P
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
, i* k8 u- V7 |/ D0 H$ L8 |; z8 G5 T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。% \8 \" g- J5 [0 B5 u( k# T* o3 I
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文3 e  ~7 V) N1 ^$ p
10
6 B, @% A# ]0 N2 h( C8 [' y+ [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4 Y* J/ Z) Y7 V$ e
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$ S3 N2 l' ~2 O! n% n& @
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 y* C. F4 {% }! T" P0 u
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。
. l1 z( f! s$ f6 p! w8 W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 l$ z2 r! e+ S' \! o; P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DVD6 [3 w5 p1 f1 b5 D
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1 W: ^. w& l8 {3 ~9 w9 c& g
结果难以求得最优解。( b) z  {! u0 L( \, R
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; m% @3 h6 E& s* K8 ~: f; T7 f
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
7 t; F5 I; Q! E7 M实际情况,但在精确性上还有待改进。
2 G; O- j' d. i[参考文献]:6 |  n" Q8 @9 q% w+ u/ h( C( H
[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2 o  A: o  W) y( O' r9 g* ~
[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
0 T& s: l# w1 Q' c9 e3 r& N6 Y0 d; 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,
3 _  P- r# M7 B; U! N第17卷第1期:72至74页,2003年3月
6 [3 I( A! R* W9 d[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
# G1 {$ m  L4 [& J& _' P[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日5 F& H4 `1 f& W7 {# Z! D* g
[附录]:7 p5 n% w6 S! ^( f% D8 U  p; h
1、问题二程序:5 |0 U- C0 U  v' b6 [. W
运行软件:Lingo 8.0
+ D1 r! ^& O2 u% w5 F运行环境:windows2000
" X* Z& P  Z: D3 i运行时间:24 秒
# J  b4 U: [& t1 E# C! h. n8 a$ zmodel:* x! f4 a/ N1 F. o! ^
sets:- l. l8 J! u6 v. a' i8 u; a' P
cd/1..100/:dvd;
+ S1 w/ G+ h) @- d7 m/ i) G2 Gren/1..1000/:people;
9 E6 s, A+ }4 P; y8 i+ T3 `4 Hlink(ren,cd):c,b;
! u- }3 r5 K. r& c: S1 R& v* Wendsets
6 I9 o/ `4 z7 r, r2 g" v[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);
" [$ o3 Q3 k5 Z# L!dvd总数的约束;
$ o" n1 D. Y$ d3 P- {@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));' H* l- [. |9 _* S
!需求约束;% g8 W* L7 U6 t6 f$ H, |
@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);3 A1 E2 F6 O" w5 \
@for(linkbin(b));
4 s2 h& Y7 o: `0 P' Q4 pdata:) ]7 y1 N' }# R& O9 c! y" c* F
c= ;!输入偏爱度;4 {5 {+ t/ G: W
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;' `9 r# y; T1 e! @
enddate
9 i# Q; ]1 W6 {+ i7 m9 U9 U/ xend1 t  O) f4 e! Y8 i
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
' y* `8 F; m/ K  m# b$ [- F1 O11
# O6 g/ @$ n" P. K2 ?运行软件:Matlab 6.5
. _( \- C* E4 ~( L& {. L运行环境:windows2000
4 f8 B! e8 A* m: q" T, ading=[ ];%输入订单表' M6 s* Q# W3 M8 m& I
b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解; f$ G2 i4 M& @" Y; K
k=1;9 [$ b3 X7 y0 |# d6 q
for i=1:1000% x 为分配DVD 方案表8 n$ q+ ^/ Y8 `& R- k9 p5 F$ X
for j=1:100
* u. X( c% g* P0 q/ Qxx(i,j)=b(k);2 R/ X, Y. {7 `. g- q7 ]' f) P- o
k=k+1;
! z; |3 S3 T9 Z/ nend
7 {/ o+ H; r9 r/ }end! G! C# F) b/ z* a, b4 p
for i=1:1000 %满意度! B* w- G/ Y* k* {: n3 _
for j=1:100
3 q0 ~8 U1 u4 h* K, iif ding(i,j)>0 %ding 表示订单表
) z5 k0 Q2 ^3 Z9 V: k& O7 m4 Jman(i,j)=11-ding(i,j);
* \* _# |$ s' r- g8 cend
  m* M3 K0 w# c* }end
3 Z( s9 u: U0 W5 d8 q' d, Xend
$ @" u2 ?( w$ v( ltt=xx.*man;6 z1 t2 |- n& @
ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值" }" o- m7 V# W9 [6 i! F
tt=xx.*ding;" P, [' w. l7 N& @9 D' @6 S! ?- T
tt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小
! {- D5 _3 M+ Y. F$ h; Hfor i=1:1000# ]0 h5 j- {/ [! o
k=1;
! |( i8 s' m/ Ifor j=1:100
& j+ l8 |% j# z; ]' d' X# t) zif xx(i,j)==1
: N  m; n% e( x/ M2 E4 m' _d(i,k)=j;%d 表示发放表
0 }4 n7 K* q5 n7 }6 Ik=k+1;$ v% o1 }7 R: l+ m" }. r9 `2 E
end
3 E/ k0 O# n1 pend3 @, _+ l7 h9 a5 z! w8 `  X5 p; I
end) B. ^0 v& v5 {* I
for i=1:1000
( [7 I/ d& U0 s5 lfor j=1:3
+ E" o! _" z! ]% q& K1 U, E) B. jddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字
$ w- i) p# M* k5 dend
& s0 k( A/ X1 Hend
, a* l6 P4 x, i, [k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数& H, `# g  L: E" K1 t7 U
for i=1:1000! Q* a* k0 m8 N: \# i& J
for j=1:100+ y/ w! H& m! v% B
if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)  p9 B. ^1 w3 x# u( t/ b
k=k+1;
# J/ Q+ L" v6 u0 j, E2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文: _/ J$ O7 e$ B% b  I0 p# l- y
123 T: b/ `0 O0 {9 G4 v# `7 b
end
  d- r! ]! h& |# Fend
8 H+ P- w* r* S  S) R; @2 m) oend
5 W7 l* _8 i2 J2 i( J; ?9 {$ Bk* N- e! o4 {5 C# M5 u
2、问题三程序: m" T( y3 B& j7 z4 P% c( h$ }( e5 y
运行软件:Matlab 6.5
* D. Q( M$ Z. [) M* O" q7 I/ `运行环境:windows2000
# _; u+ d; Y; {9 r. vc0=[ ]; %输入在线订单表
& m3 n  D: b- Q3 P0 G1 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,
3 y5 z3 z3 Y9 D" T7 C4 \% ]1 Golddvd=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,
) u' d) A) E% |: j. D6 m, pc1(j,7)表示借次数
& I& ?: M; e- p# {0 X* Q% t; Ic1(:,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 o5 I+ I3 Y2 k6 x0 `8 d8 S% m1 N6 J& o% q. |; R, f! G( \) ^
a=10;b=20;2 {  b2 m9 D4 [
yt=olddvd;
: I+ r- [! K% p( s5 u2 `for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟0 e9 z5 v9 i* u" g& x6 v
for(j=1:n)
/ V1 C- P- a7 g+ ?6 B- u, ]! Bif(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟1 _9 s1 h, i, H. g. v- O
if(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end
8 Q- X+ V& i4 r6 w4 ?) Zif(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end
# \) P3 i/ [, H& E7 m2 _if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end
$ @9 b  U6 ?/ O) uc1(j,4)=0;, \9 I4 @. ^. P" q! k: l
end
# W; u/ J$ X" e8 V& i, K4 Oif(c1(j,4))continue;end %以下可以租
8 Q% n0 F0 M& s0 @1 n( T$ g* Rif(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻
$ i/ ]. T' g% X7 @8 S) U: Uif(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租# @# Q( s0 r: X  F# G
if(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到
' y) O! G  ], {9 h: Rc2=c0(j,;%以下开始租
5 z1 f$ X. h: s7 Sts=0;" p0 s0 v# ], F+ \7 w* C5 _  y
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%- A7 |* ^  N1 b
生成三个随机数* F: l+ O& j3 a
ct=0;
9 Z$ U  v/ h: I. X  yfor s=1:100
5 ^& f: z8 @3 {& x; Cif(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end. _& X; v0 d' E! u5 `
end
- F: E; G6 Y1 \8 c3 W- \; stt=length(ts);
2 s9 R3 U5 {! h: [9 S0 ]& r%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数
* `2 A# Y4 A2 t- {2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
9 W6 ]* C8 m5 T! r& J13& N# W2 f9 l) R5 h& u: R
%ts=1:tt;3 |8 t' m- _$ l8 d/ A% l
ts=11-ts;
8 M4 z- y- z# Q& Q$ b%生成三个不同的随机数,按照概率
5 `& t" }( |2 g& Y2 j3 Stm=sum(ts(1:tt));5 p1 s9 G9 F' @1 M4 a* D4 i5 h
t1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数
3 A5 q) e  K' c- z& @& K) E$ ^t0=0; ss=1;
3 t9 Y3 m5 Z1 r' ]0 T1 Iwhile t0<t1- r8 @# b! U) q# l7 \" v& a
t0=t0+ts(ss);
2 N" S7 a8 Z7 j! a# T! @* q3 v5 z6 E  ess=ss+1;
/ R; y0 F# l/ x) I, i9 q3 Iend
# J* D) {6 i4 d8 R1 f7 E" bss=ss-1;0 a) ?) }7 V& W2 z" `' W2 Q
sj(1)=ts(ss);
7 i; X9 p( r2 x6 P%生成第二个随机数
8 [& h) F/ t; Y* n% g( v3 Nfor r=ss+1:tt%删除, U& ]# C  S% ~+ u8 _& M
ts(r-1)=ts(r);" z* o/ Q5 v5 _7 b
end
, `" `0 g5 e2 B4 w3 @( Ftt=tt-1;' J6 _4 u" y! P! |7 T3 N
tm=sum(ts(1:tt));
/ w2 L. ~9 z3 p0 H3 Zt1=unidrnd(tm);: P+ ]1 R& E( w2 W9 P
t0=0; ss=1;( u1 C/ s0 f. {" J0 [  w3 {
while t0<t17 N, S5 |7 d# |5 E5 _4 J$ `  Q
t0=t0+ts(ss);
& s) t2 q" E! G+ pss=ss+1;8 `  [6 B, l$ V) N' v! ~
end* ^3 b9 N0 m* l3 ]6 {! i
ss=ss-1;7 T6 i) [: r: Z9 a
sj(2)=ts(ss);
4 w, X  g. B# i( p9 ?* R6 {for r=ss+1:tt%删除4 D& J, _* `$ H0 z! H: V) U
ts(r-1)=ts(r);: r8 ~9 g* ~# M! W1 R
end. u8 I) Z/ E; @
tt=tt-1;5 W, d0 _6 o" W, F: a2 N! I
tm=sum(ts(1:tt));
  P: x! ~/ U2 i4 o1 ?6 t' jt1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数
1 w# w1 Z7 E7 M9 V  A3 lt0=0; ss=1;  H- e5 T- Y# z
while t0<t1* J, r, r, A  Y  t; }/ L1 F# I
t0=t0+ts(ss);" t8 H% c# ~  I7 d4 J4 s
ss=ss+1;
! D8 H4 J' Y6 p- K/ U6 u4 Kend
3 q! D5 ~$ N* c' O4 @% lss=ss-1;" w& q9 @) [7 ^% U8 |$ ?/ n2 n0 `
sj(3)=ts(ss);3 r; y" i; J! ^8 S1 T! L1 u
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
3 H; _6 O* k. p3 h, ]% yfor s=1:3# X2 h& ^7 `7 c8 N# G: y" Y
j1(s)=find(c2==11-sj(s));
/ s5 q3 D5 o4 h( }c1(j,s)=j1(s);) \7 W, G) A( r% A2 y" h
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
) `# x* n6 ~9 k6 o: `3 P. }0 n14) n) N; ^/ D  }' g7 `, N# E
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;) C* b& W' g7 b+ @5 q! }: \
c0(j,j1(s))=0;, W2 k9 p1 n5 p+ S. b$ ?0 e6 M& D
end( y) h8 ?* U  w1 p9 X# E7 R! D
c1(j,4)=i;
- w9 }% d7 p  z0 g( uc1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));
6 ~( b: }# U) ^1 e8 M' P2 Bc1(j,7)=c1(j,7)+1;
4 Q; i! \* V6 \: v' _end
3 h) M; `* F9 H$ {4 Pmindvd(i,:)=olddvd;
" W* |. K. R8 W* \8 C7 `end7 ^( h' u- g- d8 P) p" i
mindvd1=1000-min(mindvd);! h, `+ [( f$ P' S, w% `, q- C8 T: g
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
7 O7 I8 t/ `# V0 H* w- `
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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