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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
( ]) W6 |7 ]9 v) o1
8 r" [' k% b* ]( t+ a1 ?' U' f  EDVD 在线租赁的研究3 R/ {0 d  H7 ^
尹作龙,姚明,金伟
, i( J3 M$ P& Z7 B' K指导教师 汪晓银. y  N1 b+ F! J' J" U! N/ Z
[摘要]:7 Y5 x0 w2 c6 Y& u0 t
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" ?; \' H7 q. r! z9 u  i
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! Q9 ?- P+ |3 Q% M% k* _
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
2 O& m* I* l. j: H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
( x1 w$ j/ m0 @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* H, R8 p- O3 T* C
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8 g! O  {  F# w. v
计算网站对某种DVD 的购买量,最后根据问题的要求,求得每种DVD 至少准备的张数如6 |) C( U; f6 z* [  t* [
下。
( f3 O7 g- W) r8 n1 RDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
* S2 K  I+ C; p1 g$ e! ~6 w3 S一个月内至少 50%- u3 J3 _/ P: Y# v0 O
看到的最少张数
7 N$ F5 `2 z% C2 u& E6 e2 u' g4000 2000 1000 500 200
5 [; R" r/ y6 X. |8 y三个月内至少 95%$ ^+ t! N- }* x* e
看到的最少张数
, K# t- h5 j6 O; h4 A/ ~2534 1267 634 317 127
4 F- E% g8 j8 z$ U问题二,我们首先对满意度进行了定义,并作出相应的假设。根据假设建立0—1% Z. B9 _: N9 ^; x9 z9 P
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) y. r( h$ j; `8 L. x! W+ _
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% Q( @; \1 D( c! x' S
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
; e. F! t5 A6 u/ ]$ N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8 B: V  b9 f5 V7 `
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
# O' A9 I& I$ ]: V预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。1 R1 E) N* b+ y8 K- D" \, i
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,0 y1 l$ x- \2 \8 k3 P* s3 @, m
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。/ S& [4 z3 _/ b2 q. D8 n
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( r6 r$ X4 ?  a7 M- B
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
. p" B- t) b1 Z) s7 z* ?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
. q$ ^0 l% p; i! X4 `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  B; d  m, V2 ^% n, w9 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
' V! l. `; l) M* X( `7 }  S! x1 X* U性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。: \. @, T5 F/ J- J
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
2 E0 |% r, ~* h( }( \: Y; K模问题,现有模型的求解就会困难。因此我们想了模型的另外一个算法:贪心算法。贪
7 H6 B' t" d' [8 d  V/ Q+ G( f4 D% S心算法速度快,但得到的解难以达到最优。
8 R% S$ }! S# o# x# v! ^7 k, U[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
* u: x; Q1 o- x/ x% a2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
6 ?# X* }% B. x& g' p! l6 z2( ?8 j9 o% a3 O4 c
一、问题的重述
; o/ O  O& o6 @7 [$ v5 M考虑如下的在线 DVD 租赁问题。顾客缴纳一定数量的月费成为会员,订购DVD
' f4 \7 q6 g7 O2 i: k% w. j: ^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' S4 e$ v; U3 w9 W/ Z6 e8 X7 c
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。% a( L% r9 J# B  d9 ~$ ~
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3 K, l6 X0 m& @8 }& }
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; r- C8 F6 U7 f; T
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% Z) `* c8 C! C6 s5 s(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
" Q) [' p% c2 z" u' X2 c' C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# m; D: D# D7 B! j9 Q8 F/ a
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
* t3 S; z: S# H( k1 e+ Z) P) P+ ]8 l多少张,才能保证希望看到该DVD 的会员中至少50%在一个月内能够看到该DVD?如+ S! D  `: s* W  l! c0 {+ v
果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?* d% |- L' s# V+ L: G7 f* b( x: M
(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( a2 F+ x$ p( K$ m+ ~* J7 M# ~: f* X
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 b! y0 `9 @( Z+ Z& m/ v3 |; ?
出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。& t  E/ ^% \& {3 q5 G
(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0 X) p+ I# M: G% H* f- f
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  ]2 |* N& _8 j" W
月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
& {! `; g1 k' }4 P6 x(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
, R% y, N# F5 u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。
! u7 V* S+ y( E/ i  e二、问题的假设+ d) X& i1 X; |& V4 ~
1、假设所有的DVD 都不能拷贝
; k! D5 X5 B8 A& T! i5 h2 `4 N2 l2、假设调查资料具有一定代表性
) k) v9 Q# |+ m  p8 {4 V1 K# b3、假设所有会员自觉遵守会员规定
" `! m( C& u% Q4 }2 W: t4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计
, u$ f& P+ ^) i1 i5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关
7 x! H+ _; e3 X4 s三、符号的说明
% i- r0 R+ u3 h' h' V符号 符号说明
2 Y0 }6 v2 t0 q% v4 \1 I0 \& D+ rV 该网站拥有的总会员数5 {5 r& ?6 @  b
Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况
% j5 {, x7 R' {7 l' WDLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度% r  j# r; C: p' ?
yi 第 i 张DVD 的现有量( Z0 m. h- d  O; @  X
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数
$ o, L" v! }* O4 A) i* v8 p" FPi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比2 o# b  S% p% a: v6 y$ Q+ b
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文$ _2 U- f" T# c. O# B) \% Q
39 F8 Z# c* L) D! |+ f' R
R 为满足会员要求的百分比数! i: D* J4 O" ?8 E9 B0 K- S  |
U 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高
* U! w0 y# n5 C/ _  U$ e5 l四、问题的分析及模型的建立及求解5 I: r) i( f: d$ X" N
4.1 问题的背景资料* g6 _; G. v: F3 E! A& Y8 v
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
3 U6 M  f" j6 J, e% P- w9 v) \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+ q7 ]) X8 |: X3 T0 \  g
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
" N- J2 V8 i  {( I+ L) U* g2 f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
. O) P% R5 b7 Y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( z2 I6 p) b5 B' G* c
邮寄费用全部由网站支付。对顾客而言,坐在电脑前拖动几下鼠标就可得到中意的影片,6 h5 [. w2 F* _2 f0 y
既省时又省力。
" F7 z. [" T8 c3 _2 ^0 ^7 a: z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
  n" d6 `% A; [1 W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: n9 ~9 k6 h  z, H# t
了676.5%[5]。/ s+ i$ c5 i- w5 o0 w  Z
4.2 问题一的求解# O% d  \. s6 O( X
4.2.1 问题一模型的建立与求解4 `- h4 A, o" `8 j: `
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, `( M* ^; [* k
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4 Z' d% g  g3 B0 n3 o! s
从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。8 m6 F( q* l# Q: Z
由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1' ]; B  m; G3 ^% A! _
表 1
$ e% l7 z0 x9 Z* x8 v, R7 `类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数
" N3 `; k5 d& e/ G- F8 ?. v/ J4 P1 o" @A 类两次 60% 60000" q/ I" L$ x# N8 D
B 类一次 40% 40000
* B! _! _* f, g0 V( r# p考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:+ ]6 W' k/ Q) G0 K6 p2 D* z; g
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;5 `, K+ `9 `& |. p  G- k! k2 V- q7 ]
B 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;
% Q% w: B6 ?- N- L根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:
* ~9 Z# ~/ u5 q1 l7 G% U9- _0 b# ?$ f: ?# Z: {0 }, B: l
2
- e5 d/ ^, Q  q+ k  Z15 3$ z" D; e4 T4 N3 [' E0 f
1 =
- Q" J6 K# S, v7 @0 B+) Y9 J. }/ w" _: e
EX = 16.5
+ K, O7 c6 |0 w- T& l0 J2
; F0 X9 C- _( _1 }30 3
7 x0 ]2 ?( g3 J7 O8 Y( i2 =" E% w2 t+ w" l) X
+& U+ P- I, |  e7 s0 d% Q& _
EX =) G0 o$ E/ |* I6 E2 }
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
. h$ N# g1 L5 b: v  `* LDVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,# f& k( t6 _( h# U# w2 S
那么:
  k6 q; j  ]* ?  Q4 |/ T  m7 Y在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;5 u1 f8 B0 j! R+ s
在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)
$ Y; c% p7 j, R& q+ R9 [+ T: y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4 M! S$ P( K$ g7 Q7 n$ K- X. f
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):
* b$ O# T' ?" S  x/ y1 M6 o3 w; \表 2
3 z8 A. B- P) M2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文3 i/ j4 ^6 L3 x- Y9 k7 f
4
3 j% k+ s2 r! |DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD57 k+ _- s" _8 N9 b4 g* X1 [8 a
经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%7 |3 }2 J) F  ]& Y5 `4 M7 ]) d
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。0 n# N4 n0 y  X* j7 R" c% v
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# m0 U8 v9 }  @: a
员数)。6 b& J4 _4 c- A) `6 d
那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)0 R; ~# w2 T4 z9 s2 ~
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;
4 j2 [% \2 m6 y求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):1 }5 k- e+ M: `: f+ W( l1 h
表 3
7 c, r! i: \% U4 ~) \7 ?DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD57 J: u0 ^  d, v6 u! p- Z6 G$ A
一个月内至少 50%. w0 P! @' w' x& w; d$ d
看到的最少张数$ Y% U( A. ?% s1 O
4000 2000 1000 500 200
% m# ^# N5 S( x4 W5 Y三个月内至少 95%
: Z9 ~+ K3 _9 h9 }. q  Z看到的最少张数2534 1267 634 317 127
5 g! W8 r4 z& q: i# L0 h6 d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
6 c* v6 m4 {( @' ~* S$ n; l( 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. i( I/ q  J$ D
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; z! F% D: s9 b2 S$ M$ u
最少张数为2000 张(小于4000 张)。
6 F. P6 c+ ~) ^4.3 问题二模型的建立与求解
. R- m: X/ M' i4 {. X8 _5 |" S4.3.1 问题二的分析3 @9 I! ]7 a1 O4 n4 Q" F3 L
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& F5 l" D. Z! ]2 k/ B
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
9 D2 }. c* B1 A8 `8 O3 M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/ |+ W3 b4 h9 c/ B. ?7 a
员对DVD 的偏爱度为:8 G9 ^% R  K$ n
ïî5 i) `3 C' N$ E- u7 s5 P/ l8 g
ïí ì. n- z0 }9 Z. p& q+ H4 `" ]
¹- P% G1 m8 O! m: f( d( \
=
, E5 q) ?7 P" ~=( t% T2 L7 f, X, h) w, _
, 00 h% h$ k1 h* C- M5 u
11, 0! M4 W' x) C1 m% i/ H8 R# X
ij ij4 }; {. T# }, K0 _" k
ij
& B  }. q7 Y9 y3 K3 n2 `ij D D0 B- [" z, `: F' K
D
8 B3 r9 A5 f+ s( y$ E% ]DL
% Q" j* x( \1 |6 z* j+ A3 B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! H" O4 q6 U% l. E: {8 p
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) q3 G: b) l0 _5 C8 @
第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。
# X& r; P4 W1 i  d# c- x/ M4.3.2 问题二模型的建立' m- r( q' ^$ A% D! B! O2 W6 R: ~
会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå" V2 `8 Z, R9 J* x+ e) k
= =% m0 k5 S) H- L- C9 w  G* A
´3 W4 ~8 f$ @) v- H# I! ]0 F
1000/ K: L  u, y5 L( n
1
8 r5 Q( X/ ^- i: a: z& y$ N100" A! U7 A# p8 `2 h2 W; R% ?+ l
1( E- ^6 B5 G8 I+ ~: L' w- s; p
min7 r% ^* X/ u1 }
i j# X3 v% z$ z; k; J/ {) o
ij ij DL C6 ~1 ]' m1 t2 b2 ^- T. ^
0- 1 规划模型的约束条件为:. L6 C+ A  B/ G# S. ^; _7 e/ D
1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;7 S( X+ z/ P7 X. e
2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
+ f+ _3 i' w8 {! s: A由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:
: P7 Q$ K* O% ?/ k+ g& U. f6 t2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文8 m  A0 ~, U  D1 @6 `, D
51 C0 Q0 }" W2 _6 S7 u1 e4 U3 t  A
ï ï ï ï
# c2 l/ W1 l. @! Mî
1 s& R' g3 z! ~  V0 @4 P) bï ï ï ï9 }2 G8 u3 w' o, X( l8 H8 m
í! E7 k) b# \! Q5 \2 I6 F
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# C- u$ k- ~# H= =! Y+ E3 D. j* R
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9 Y9 {: T5 z; T8 \* \5 e% N4 ~" ^´* }9 V$ V; D: A: C  P% L* p! |
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9 X- R+ l4 R8 G= =
, ^5 z5 e: o4 i9 N6 ^/ _( 1 1000, 1 100)/ O0 G- g, f7 I9 s6 U: r
3
- A! x! \3 s( p0 [  ]# b0,1
! V& Y8 p6 Z/ y+ @: T; G- P. C; F. .2 W- C$ R( h* `* D6 G; Y8 q
min1 _" e1 o  s6 q# U
1000
2 l% g+ e7 Y+ G* i/ y19 s7 ?7 Y/ J2 \) f! Y$ n0 ^
100! w" g- O* I( D/ D+ ]0 f
1- U  @* b( q0 l
1000
% a# e% n, s  W* S. H1- {' O2 i  }2 n( x; p
100
  m3 O( \' k9 d" W1 f  N' y1& n* z* Q7 F0 s4 c5 c
i L j L
, q& _) L! E+ kC y
7 u; x1 k& t" NC' t" `0 `) H. y7 D$ j
C
: ^2 m4 L, V* A. n' d* U: H. u. ds t
* V: F( C5 `2 |DL C
5 w* X9 m6 e& O. r6 n, ui
* `/ V8 \8 J5 pij j
6 t1 k8 j) s  @) J9 I+ Mj
2 o8 j0 [. E1 C" s3 Y' r0 Oij; m: j5 q+ e; \/ H' T8 f' f) i4 B
ij
2 o3 v7 ^6 K4 L5 |4 W" z0 l* ^i j8 [+ ?7 W+ X$ d8 E, J5 U
ij ij( Y/ Y) E- P, O$ f6 _# S5 V/ {
4.3.3 问题二的求解$ g. `  f" y! D1 u' D7 ^$ Z2 u$ o
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5 T/ g' R/ P6 n8 P% m6 z# M
Ci,j 求得总偏爱度为åå
( i0 Y3 j: O8 G= =
& {" L+ B8 f' ]' l7 t9 m! W= ´
1 b1 h; J+ O; Y1000
/ c2 Z& s; `, `" N( |  q1
4 k! J/ G+ f8 s; ]$ i7 d100: N# E8 N9 ~* f9 p+ v
i j 1
& {9 W0 k/ ]$ N) N1 ?5 `ij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求
4 D  {( n7 r, I" {4 d) u4 `2 B* Z预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:' R% @* g2 m% P0 P- E
表 40 Z+ f+ l" Z( {5 Z: N
会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010
2 {1 I2 R$ Y& Z% V- G6 b, y5 T1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)
+ X# s: V% x+ |7 Z) m" |2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)
; Y( [: T# c4 d分配( h7 ?& S: l3 Q1 p
DVD 的4 j6 Q) H/ u0 l1 D, U% q* z1 N6 S
种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)3 f8 q1 v8 q' H% D
会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C00200 C* X' `  G& t8 {5 C5 u
1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)
8 n* M8 N1 J6 F9 T+ S2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)
- k  i$ T$ z+ L) @/ |5 L4 {( }分配
; Z% W$ r5 m8 D* V9 {5 LDVD 的
: \4 E4 f4 g+ ?" X; ~# l7 e* c3 H种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)
( X7 ?, q) V9 y' o8 I* I会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030
% }+ i0 x2 U/ C8 S$ l7 f! Z- _+ P1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)
  L! J# Q4 A: H0 ~0 P- i2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)
* u9 U9 H% }3 x9 O1 `2 R. g, _3 B" ]分配' s! Q, e; C. \; U+ G/ o
DVD 的# I" G" b( l2 x: B9 G/ B2 K, {8 U6 k
种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)1 P" A6 M% e, C5 j; s6 D  I& N" R
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。1 R9 L( B/ T. i2 T" f
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" T% U6 X0 W( {; b' A
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
+ E8 D, W% K- v5 A0 D# ]$ p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。1 O( q, v# H! I
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* O( p# v" Q( Q6 T5 m* r; f/ X6 e
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,
, q$ ~6 U2 z  G  \  T( K' F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
6 H& T0 h2 m% B; p; p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9 o+ v6 d/ F6 X+ \) _
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9 Y# I& [4 K8 I3 e' M+ d' m
了没有订这8 张DVD 的会员。0 \5 a) @" s+ B9 B8 H, o* V  t5 ^/ F
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 ]- w& o1 Z* a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)& ?1 b7 U7 i9 c! q) t
4.4 问题三模型的建立与求解
) T# y3 N1 b. |+ B0,1 变量
; W1 h- N2 s( w  \; G' O每位会员租 3 张DVD
& t2 B# Q# C0 A3 Q! X$ fDVD 现有数量的限制8 l" D- M# S8 G$ J
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文+ f& U$ G. l+ O/ Z5 [0 X' P
6) d" ~! T2 n+ X: e$ P1 {* J
4.4.1 问题三的分析及模型的建立
; @1 B; l7 J  C5 V# w8 O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
! Y, `2 e, Z  q  j会员的满意程度达到最大。) w+ V+ S1 a& `. l& ~  R
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' y, t. Q! n& w+ F
记pi 为 1,否则记pi 为 0。
' w1 N; ?8 a! N' o, [- ?' bú úû- |5 T9 ^/ z9 F" h& u% d
ù
, N% r  B* H7 R  P' r- |ê êë$ R5 d8 h7 ~% x$ t
é
1 z0 V$ J+ |8 u9 r3 b! U! A& b÷ ÷ø
* n' F( a) s6 l1 s* lö
0 v' V8 }. F, q( P- w$ Gç çè
. S/ ~! h7 j7 A/ X1 o( S) ræ
, G4 V7 F; E2 Q6 N" X! @; h* S= å
) u6 z6 I2 Z0 j% |9 G2 \% d: O  O3 A=( h. q  {1 K9 J) [  }
3& F1 q! z: Y$ g  ]
100
" N7 X+ ^  ?8 k% J8 K! lj 1' b; n1 E( e, R" ]
i ij p C (注: []为向下取整)* j) w6 v/ A* c2 u, a  v. x
要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000! D, c, `- \0 F* \  V/ M
10007 N4 A5 a8 z" O
1
( p- \' c4 C( [: h´ = å: v- U, n9 P! I% I* B
= i
, O; o  M- ?# G; Bpi
1 ^) t) t/ q; @& u( o7 a* }1 Q根据问题二以及这里分可以建立以下模型:
- p5 s/ r6 Z* I, ~' ^ï ï ï ï ï ï
( f+ _% j* {6 R& R/ K, |& sî
: p  ^$ e; k9 t! cïï ï ï ï ï6 Q( h3 g; c8 Q0 D6 N" G
í  H; @, \+ e* o0 }5 ?, q$ l7 ?9 o9 r, H
ì/ l1 j3 N/ q* O; C% ]: Y6 }
= =- a3 R! I6 {! F8 v3 r
=
% C9 u+ y5 K* O  C) y; b+ Kú úû+ P# O. i. f7 b( y
ù7 S) P6 ]: _) @$ ?
ê êë
% j7 {% y1 b0 a+ q7 X6 r% A, Zé) o( Z) b$ E: d3 j
÷ ÷
& z9 o, `( H  Z. Iø9 I; C8 W5 O8 Y; y9 g
ö( i- J5 c' I! ]. o7 @; X3 e2 Q
ç ç
5 d7 Y, Y7 @7 _4 M6 W5 Y/ H7 \è) q5 w1 Q- G" k
æ+ I, m, q7 ]$ K- H, I
£
0 T) F  B& s1 B=
6 v6 g2 I. |& g% \=; q( x* S' T- H! e* n/ j# {4 A* R
´
: _' ?. a4 E- j  |9 Då å
% b0 ?5 j# u4 I/ Cå0 v2 h5 f- \3 y1 V- ~
å
1 L2 d# M# U6 c$ p) Y) `1 ]åå
& `, y* u! b0 r+ o= =3 O* B4 p4 D1 q4 W2 [( m
=
- p  @! ~, K0 u7 e" z8 `( p/ k" m=
! h+ Q* M* H7 w0 j# b) X= =
8 g  B: d. G* ]( 1 1000 , 1 100 )
5 G0 D, r$ A/ S3 e4 ]- P5 k3 0.95 *1000
7 C; I* T- K: f' e6 n5 ]' f35 C8 ^6 C9 t  L- R8 e# e6 _
0,1" ]( h! |( _, R7 r
.
; Z* I; Y4 h( r; {3 [3 tmin
5 K- O* d$ N$ ^; o- Q1000
+ ~+ z' @; J" S3 i+ i* Q1% [- d+ A; {+ P4 D% y/ s- m( t
1008 s+ I5 `! v: o8 r: z
1& U1 Z/ A' z4 ~" D" I" d
1000
& S9 @6 w  ^0 B$ C1: `# ]: A+ Y2 J* @4 \. g
1007 F1 P2 v  i& }9 _6 n  h4 q; d
1
; C6 e5 {2 q) H. a* B1000- _8 Y" l' I" E$ n
11 j1 t6 \8 @- R& j- t% J$ \
100( J# `* M5 s3 x; [
1; N) n; k- O0 I# @3 o/ I
i L j L
2 F( H6 |7 M) q1 ]' ~C
, ]1 w' Q2 a* h6 ^C y
2 ~8 S# q! I1 g& W& FC
% r( w8 `7 `6 X- E0 o& y2 cC  ]8 a9 |- {9 Z. |9 M+ A8 \
s t
! L+ P% `) H" o( h+ h% |& G% ID C" J. |5 V) }: u* }0 y' B% \
i j
) h4 O" _# @# o+ C. Aij
1 K& R0 Y8 ^$ W, p+ Ei
  B* B2 \) }+ P# W% zij j
* u# ]) u' ]$ T4 Z) V# Mj
; Y8 @9 Z# ]6 i4 v3 y; dij
9 \0 `3 D/ {' ?9 m$ o! E7 eij! h. C+ C0 ~2 L1 V2 |" W
i j* p) J8 q, T( c" U3 B$ ~
ij ij. [2 S1 p4 v) R: f/ H5 F5 Q
4.4.2 问题三的求解
! {; ~6 l$ m) l- p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- ^: u* p+ f% u! h9 O& L' n1 K
如下假设:
. _/ ~( `0 x$ V: i  ^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, [; s6 v* q) d$ c
还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。
) c" w9 T2 l  e. N/ H  m6 `4 S- Hb,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+ y/ C3 {6 R9 Q1 e, i2 ^$ X
(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/ h7 E4 F: p# Z8 w' h2 |, a
&aring;=! r  }# D& J) N: b
-
. Q% }" P7 S# i0 X* X2 _! O-3 }/ E; [7 f7 w# n- y
=
0 a4 R) r2 e3 N: {n
7 l8 U' b$ G& k% qi i$ d% }* B8 k2 U
k9 R2 f5 U6 g$ e( v  T- @
p k+ l: e3 g. N) ~! N/ o9 K5 q8 Q; N+ p
1 11
. h: `. Q! h7 d$ l, k% s: S8 h11
7 a. M( F( ^' H4 @4 C, _( ) ,
* h! N, c1 h& s; Kc,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,
/ I. x& j- J/ \& X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" [5 V! i4 S: ?  Z& R" x/ t
求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。
8 @& w) j% ]+ j% _* N/ P, p用 MATLAB编程[1] [2],经过多次模拟,得到每种DVD 的购买总量在3085 左右,
% h* g# C4 c2 l" O* @+ k其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):
/ u+ T) ~) v$ |" m# {$ x表 5( s! M8 e0 K/ e
D001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
* c) [3 c* _4 X' c  q1 eD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
; J1 Z3 H, b8 V' v8 d. K/ C! OD021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35  Z+ b. S# c: e3 ]
D031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29
1 A- v& u/ Q& ^5 n4 Q( s" C( B0,1 变量7 Y! H* o7 C" O" S
每位会员租 3 张DVD
* `0 N  q0 x1 U- X3 fDVD 数量的限制
2 t% P: u; {' l7 t; |: z( d2 i* V- j3 e2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
0 g' E2 G5 F3 R& M& @8 v: ]# Q7
7 @! R3 d* M+ I' s9 nD041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
+ b% p( g- X8 r! Y5 _( q* BD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38% G: w, s( _& n3 p, s4 q0 A
D061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 367 ]4 g" \3 E9 v
D071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33: L! {, Y! p- L. k) ^* |0 w4 n7 g! T
D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32+ D" b5 y" n4 r5 F
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 341 p! Y0 A# P. S/ B& y$ M) o. A
总和 3086& b' L( L% l" k  _5 C' E
Y
  I0 [( S, Q$ d, vN
' r+ f( K# g$ Q5 Y" r. H. cY, x! J2 a' c# x  z5 E. v9 p
N4 S8 ~% V9 ?) n& |
N
% d# O8 ~; ?' \& ]) `9 e# Y7 s/ IY5 Q) l& J: M  o6 ?# g8 O
Y; b- k, K& j0 L6 f  g
Y
& l" ?3 S$ P; vi<30?8 q) ]2 @0 O9 Y4 n, s* Z: E; j( c$ ?
i=i+1 第i 天* L  h3 A% H: `$ V- D
j=j+1,
! _9 C( [* e1 Y; f第 j 个会员
) h3 A; W' L9 d5 j! z& f8 Mj<n?
, P3 N1 k) Q1 [! d' e; W' l% s会 员 j 是否还
" V- {* _5 I' w' d( q% n租到DVDd1,d2,d3,
" d' Q% B+ e+ J6 `6 V+ sD(d1,d2,d3)减10 H- M2 l+ @' v5 r4 x
计算 30 天中Di& n* r  m( a, P) c9 Y
的减少最大) j. Y/ l0 Y+ F  v( |! g$ S# G% i
结束
! e& S9 O' K  u/ D: t! }7 a1 aN% Q3 w; B2 P7 ?* k5 G( d/ p, n
将 1000 个人分类i=0,
3 P: l! u9 \/ ^( ~D(1..100)=1000,
( y5 I8 |) j  _8 d- x. Ij=0,n=1000# m: P1 F' z8 Y
还回 DVDd1,d2,d3,/ i  Y" a5 @1 d
D(d1,d2,d3)加1
- I, i, x( {4 b. `9 A会 员 j 是否租* n6 I5 y1 ~1 Q8 e
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文4 x8 [1 T$ |  L
8; g$ _. P" j9 m7 t% t5 @- R4 ?$ J
图 1
1 {/ U1 P) F) X4 }  D4 D4.5 问题四的分析* E+ z- \' Y1 {
我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:" U( S. |3 o2 a( G1 z
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
. }+ O9 ?. y! p4 k% d( M情况?% F5 W7 N6 b; `+ f
假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5
0 i3 }  J" c1 I9 i; o" Z对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。
5 Q/ E% m) A) f; s- X以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:2 u; }- }: B5 h* C4 b
X(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}
3 \( J" x6 d9 S4 U) p4 O={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}: N- D: ~6 J& y! v, j6 q
={x1,x2,x3,x4,x5}
# x' G  H7 q6 {9 `3 m, 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
' E# f2 |6 X: u7 w- i6 w6 U5 e, G(即1—AG0):
( |! g4 [; R, d6 y6 h&aring;=$ ?/ A3 b; S% G0 l" q
=
$ x3 W; z& h7 h7 |) ut' C5 a8 P+ F1 l) [+ }/ u  m# d
m
: U. y6 C  E' t4 @, H5 pX t X m
: W5 P* s$ V3 x) I" e' E; V# f1
2 {1 C  W7 V! S(1) ( ) (0 ) ( )
8 ]# _7 f/ Q$ d# L。得到生成数列X(1),如下:
# {8 M- b3 T9 L' kX(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}5 O  _( Q5 b0 M( `4 R# o* [5 V
={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}! w9 k1 X% I( ]5 u4 E" Z
={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}6 _/ A# y. i  n
构造数据矩阵 B 及数据向量YN3 A/ ]2 d$ I3 v) Z7 C0 ?
ú ú ú ú ú+ D- _- r2 V1 V+ r+ [* B
&ucirc;% f3 |, y# w$ c+ a# R7 U' P- w% |
ù- V2 w* C7 q. d
ê ê ê ê ê! f/ s+ z1 j) P# h4 p1 D0 [
&euml;
6 s7 G. ^" X7 v1 n- E5 a6 wé3 X. }& N7 I. Q: {3 O9 \0 Q
- - +/ Y7 P0 r& r0 x
- +( k. \5 b/ B: z+ H& F$ E: M* k
- +$ z% n( P' J8 y$ t; i/ t4 v
=' k8 x: @: V3 k8 M) {* w, K* ?
1/ 2( ( 1) ( )) 1
& @1 M4 Q& J' `' E# G7 E$ Q! t3 w1/ 2( (2) (3)) 11 V" F- z! V6 [7 y$ F
1/ 2( (1) (2)) 14 B5 |% l' H. L; I  w) c& B
(1) (1)
& E" g  ]8 `7 g6 f$ B! ]9 [" b0 X(1) (1)
3 y/ G: y/ v  o" x2 W; y! a(1) (1)$ w" N+ W0 a0 A* a
X n X n
+ U. B; ]! N2 A' J; H7 CX X
3 P) h- U' @3 m1 sX X
# G/ Y7 [( }  p! ^. M; ZB
  w& w. L, U. H8 n6 [! DM M( \( X, b1 W' [; p
YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T
; b9 R% T2 @& j求模型参数a :
$ [' ^' I4 p0 h5 ~N
) l3 v& c* f* M7 u7 Y; [a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY
  j' @6 s4 |7 S+ j) c建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:
5 E" Q; L& M& t3 o/ u1 m" G% ]a+ Q, U+ b1 m( G" B5 p4 q/ {
b9 \; h2 n3 F3 B" t
e' ]  C4 X* g3 N, Y( j7 M
a
9 D) F& T& g1 z! y* n" R  r" ?b0 T6 Q# |4 c& S( G( i9 H, t
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )2 u5 a- L' x  i
模型的改进:
- v3 y  E5 N- j$ {( i9 Z8 y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
5 X' C! x2 |: @3 p4 r& \+ k写成:! K% [9 ]3 P9 O/ Z4 d1 o
X (1) (t +1) = Ae at + B
3 k7 q/ H, l+ N# e0 b8 ~! m* K! o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
" e9 U# m- f9 C  V; B矩阵G 及数据向量X(1):  [" N6 e& v. ^6 I, c; `
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文: |; T. A3 y. m3 p8 q' v* u& q5 C1 ^
9
4 j4 z- L; C0 f! ]  q* z4 bú ú ú ú ú- q& ?" Y& r: {* p: L( V8 e
&ucirc;
2 [$ M3 e' h  Y3 U1 Tù
' @; g% @8 X$ z$ |% Y3 Tê ê ê ê ê
+ g4 `; @3 L* ~0 P1 x) f! h4 ]2 v&euml;
; g. H# M" Y8 j9 B7 lé3 I7 s- @9 @" S5 k! s
=% }+ V' ?+ s( f# `: s! Y
- -: {9 D( O/ v) j5 w/ J% q
-/ K: ]  X7 s3 x3 D
1
$ n- O* S- V& A2 E1
  l4 r* j. A" l7 R' j1
  [3 B2 E( a' {0 E( 1)
. B* z' X/ O/ J0% D  Z5 o0 L, T% U9 R
e n
$ Y$ B4 v. d4 ]e
( x  i8 k- }9 R8 l1 r& Pe
$ M5 z: w: q5 jG
% ~: r! c5 }0 U  Da& N7 Q7 L, R# S. J" I4 A
a6 v- E/ c1 z: }
M M
$ ^$ A$ i( k) D. i5 ~% E! b5 @$ @( iY(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
) `% ~; I5 z0 R# G& h求出参数 A 和B
" |  p9 Y6 x2 t& E( S(G G) 1G X (1)
" G  a% f) @2 A2 I2 B& |7 QB' o5 a) v9 Y4 [. G: w0 V' B
A = T - T ÷ ÷* X; v! {3 Z; ]6 _6 _( [
&oslash;
6 ^; k- A& e: w' d&ouml;( R' d2 h* D" z
&ccedil; &ccedil;è
5 z( n* z9 j: Y; g&aelig;
; v: N1 ~  K0 K" d  A+ b! p求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B1 s' D3 f" x, U
则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -
7 Y8 P4 P* `$ X' g4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系" E2 U* q# w4 O9 p$ h0 \; L
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& S. p; Y0 D9 e$ }2 ?买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大: A5 X( q  |5 Y7 u# S
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:* v, j9 l0 C2 m3 F* H8 c2 R( L& c% u
W = f (e,m);6 {7 f1 K3 W8 j4 V" E
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
# |- F( ?9 U' {2 I- h! ?; B有关,设:
: X5 d' y: I! v5 b& q  |( U/ Xm = g(s, n)2 o& I! n0 ^- f, u/ _( r
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi
* B. `( p5 `# w2 ?. n# C+ W- U+ U假设网站的每月的盈利 F 只于购买DVD 的费用与会员的会费有关" v; o6 N3 \0 O* P$ a1 c/ T+ b
根据以上假设建立如下规划模型:
- R" o- P! c2 J7 q  d. F: B&iuml; &iuml; &iuml;& B, I+ V' k, o) Q# q
&icirc;
6 E6 C8 [7 C, a' [5 C* f&iuml; &iuml; &iuml;/ U$ C$ V1 E" S) c
í3 Q5 Y' s2 q0 D8 X6 s7 o+ h
ì
8 x& ?/ W4 i" g* D- m* ?/ P- y=; e1 p* S  U8 q) `
=# T% m' z9 F& I% V7 h( z
=( V0 I. b5 n) t/ h5 K- F. H: i
= &acute; - &acute;  ]0 R6 Q5 c7 Q- [0 C
&aring;
7 N0 h. W4 |1 o1 N# m( c" M8 N&aring;4 m3 j* j, w5 @1 d) q
=
4 K: b0 _5 h) a=
3 u4 l" y) C7 Q; J2 Q) vn# d5 V, g  G" H
i
: R" x% q' F) ~8 I$ O& x) y. g3 ^i( z0 J4 R/ u6 p+ @$ r! l9 a0 W' X
n
0 r# p, z/ O% [9 g* _& l8 ~6 ci  H8 `6 u- S( H4 C2 {5 O4 U! o; R  U
i i
9 D4 x* {# `$ J3 Rs a* q1 E% @; a' Z% c+ O
m g s n
: e3 x  C$ u0 j- |W f e m8 V0 \" ?  q1 w9 d% K
s t& Y. c" a% Q. X
F W e a b' d# E$ j  a& O2 q: [+ x
1
% X6 B$ G8 t! g1
8 N6 a" `/ @+ @. J+ O6 i! y+ t! m( , )
  l' a. H! s  H4 P0 S( , )
+ q; Q& S! f) l$ n. .
7 B2 K$ s# q7 k6 qmax
0 g/ C& o5 T# P5 f1 h! @/ ^. h六、模型的评价及推广( t2 I# @: ]! {+ M9 n3 w
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
1 [$ D+ r- Y1 o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0 N5 Q' k0 `) V8 n* R( k
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
) {" |  E! a! O& h. O( \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$ {# l6 K  H# N; U" z
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。
" R, `( u. T0 w/ A7 z: _2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
( ^3 `9 [& p6 Q" `10% R% S/ h9 T  D! C. V0 ?
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, p, Q4 Z8 C0 i; T% g3 Z/ R; C! J
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) y1 X3 v3 Y( v: N' w  Q2 r2 u+ T4 ]# T
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。+ j2 G7 j1 Y6 U$ E5 y# W1 ]
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。* H6 N" w" N9 k( r# v- L4 Q
对于问题三,我们建立了一个规划模型,满足题目要求并且容易理解,但模型求解较为
1 t* N; N+ @  X$ e% @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DVD5 D. |2 Q# |1 ~- o! O( U
的数量。次方法比较贴近现实,但是每次模拟的结果都会有一定的差别,而且所得到的2 e( |$ t, D4 u1 u2 S. n7 U
结果难以求得最优解。
' L! u4 V; E% u4 R! y5 j) x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6 P5 r7 @/ Q# j7 v  b6 J' U, r
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0 [# s2 Q- @& E
实际情况,但在精确性上还有待改进。
& V% r6 J* `/ w+ f: O2 \! k[参考文献]:
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' C/ R0 U2 d- p1 {+ r* r  ]/ ]第17卷第1期:72至74页,2003年3月
6 i/ r1 }& b9 z" |: s[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
# A- u, x2 i  ^, }! W[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日
& Z; D- p6 N. L5 W9 z: c9 R; Z[附录]:
& `0 z+ I. e; S/ H, L+ w$ @& z1、问题二程序:
+ I7 K3 a7 n% N% n. p) k1 N运行软件:Lingo 8.0+ H2 ?1 m& O+ r1 q' R. h) L: O1 ^
运行环境:windows2000
/ Y, [# }+ U9 f3 j运行时间:24 秒
/ X( Q8 m! ?1 V* {$ D; ymodel:% L0 Y/ k& [5 E% V4 w3 s1 s
sets:
  x* k6 C7 H5 r. Gcd/1..100/:dvd;- m! a9 b0 K# [/ @
ren/1..1000/:people;
+ H3 O8 X2 z6 _link(ren,cd):c,b;
2 L- S" ~( Y4 A# ]2 o: C  [endsets. h$ }) P, i+ m' p, M
[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);8 U1 o1 j/ A# A  @. T5 l
!dvd总数的约束;0 k) l( S$ q" x2 G7 C0 _
@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));$ z! \. I3 N# m$ w1 M
!需求约束;4 a4 i2 r. S% {1 ]* H
@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);
5 D8 T4 [" }  P4 F@for(linkbin(b));$ J' d( G. ~1 K, n' O
data:
- V: x0 _( z; k( w5 [" w+ \0 Fc= ;!输入偏爱度;: a! Z- D' J# k5 O
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;6 f: b7 }. b! {4 n. R" a. Y! V6 }
enddate5 v3 h  i3 @) [5 M2 N* q) |" G$ J
end/ y2 |# k* `8 s# K" B5 Y% j
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
: g9 b# n& y, F2 q" d1 c11
, Q; ^; Z$ C2 C0 k9 g3 \7 [5 @( C运行软件:Matlab 6.5
, b" K; n# Y: l$ G  l运行环境:windows2000  {* K. W. |1 }# ^% j
ding=[ ];%输入订单表
) \( Q# h; ^/ B2 r  G$ P1 wb=[ ];%输入由lingo 解得的最优解0 Z; ^; I! S7 l: D' e# S
k=1;
  i2 @2 w& D# jfor i=1:1000% x 为分配DVD 方案表
! J$ ^6 R* z% W% Ffor j=1:100) C6 j3 I* x  R' T' e& h! i
xx(i,j)=b(k);9 G  w4 n) [1 ^3 c
k=k+1;
  [* _# c: c" {/ g/ b8 g4 ?& r0 gend# F, A1 _1 I+ p
end. T/ L0 i! Y* y! v
for i=1:1000 %满意度
2 I8 f  V  _. i5 m5 S& }for j=1:100" u% C2 O7 P' i5 k* o
if ding(i,j)>0 %ding 表示订单表
5 f4 Q4 f* S5 pman(i,j)=11-ding(i,j);
1 g6 t& R* O8 C7 K( ^0 p- lend
! m+ s+ Z5 b% Gend; F0 G# p6 i* Q- c6 s3 m
end
! o& M; J% e) ctt=xx.*man;
, F6 [$ ~( U% X- j* ]ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值
7 u7 U- y# l, T8 C: itt=xx.*ding;
2 c( k, H4 q  ]% N/ Ztt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小# j( ^" d' |$ E
for i=1:1000
+ @9 Z4 }" s2 M- v4 [# ~k=1;
8 z) L% d& z: R8 @- l; Vfor j=1:1008 I: o6 M: _4 K: s
if xx(i,j)==1
* M5 e% A+ f! E1 @' E1 ~" m* u+ |5 id(i,k)=j;%d 表示发放表
% ?, k9 g: p9 C7 u8 Nk=k+1;
0 k5 m7 N3 C9 m1 P+ Y1 ^8 u- eend
) K+ [2 e! A$ Qend, C6 ?( N* O9 e7 n0 W( b- b
end
5 M' j6 g, F1 F$ K( u% [' Tfor i=1:1000
4 d  W) Q7 |" W% [+ {' Y5 E1 X7 \for j=1:3
" v- q" d. ], j; |  i# wddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字
+ E1 @0 `; C" @$ l! g. jend" J2 J* p) k& W8 F  v2 V
end1 \4 c% e, T  |* |7 f2 u2 @
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数
7 X' c. e7 a' a% q" y. Efor i=1:1000
2 [4 F1 o/ y. t5 z$ |% }3 a) E. hfor j=1:100' e* o9 V& ~9 K% q, w' @
if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)
. `4 p( d" A- B+ }3 T& j1 _k=k+1;" o. d" e6 k5 U# `
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
+ I% I( z6 T' N5 C# |12
+ C& F" l( I/ F( x5 l# @end$ m2 n. F5 W. S  H0 \" x
end
% F, `$ c  I7 S7 R8 O) ^9 q' fend9 S; r1 Z# M" Y
k
! P" z, u$ X: d/ i$ D& Q2、问题三程序
2 p- d9 |+ \1 W% E; @* V0 G: {运行软件:Matlab 6.5
/ T4 W; K3 G* u  z运行环境:windows2000* x: i" U6 S% x. m
c0=[ ]; %输入在线订单表# e4 Q; T1 M# Y
n=1000;c1=zeros(n,7); %%记录j 号会员的信息,c1(j,1)-c1(j,3)表示会员借的三张碟的号码,: e+ H! w, @8 I" I2 s8 H/ M
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,. B5 Q6 e$ p+ z4 g' u+ D( F
c1(j,7)表示借次数" H- b% L& D  h; r8 s
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+ H9 j# z# }* G
6 [* B5 d/ z" M
a=10;b=20;
2 v4 e8 i( D) }/ d) fyt=olddvd;6 H1 c5 N* c! k4 Y
for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟
4 b9 r  s: {' n3 pfor(j=1:n)
# l1 d  G7 z' r. U! l/ Wif(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟
+ b# T" N; c) f4 F% r" Iif(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end0 I5 [% _- t1 `! \& k
if(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end
8 p9 K1 e0 x3 I1 ]; i6 Uif(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end
% S) ^+ J% d* F/ i, }c1(j,4)=0;
- k& T7 u# \+ ^) ~1 |9 C5 ~# E: m8 T* Uend. f+ T  k' M( J- s
if(c1(j,4))continue;end %以下可以租
$ p# ?, I0 N, n! y7 w$ bif(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻
5 f- Z% h$ F9 m' h5 f: wif(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租& S) q. v/ `0 H" J7 f% W7 K
if(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到
7 W! r' K* Q& _c2=c0(j,;%以下开始租
4 {+ a) I% Q9 h% Zts=0;4 B! w) P8 r. Y- ^
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%- j6 ~% f" w/ a  I9 F) X) K8 f
生成三个随机数
' V2 N0 l9 B3 \* S* ]5 Fct=0;
1 z& f0 X  K9 ]+ g# x4 R( S9 X6 z6 ffor s=1:100$ x  ]- n. V4 b5 H
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end) ]7 `& F+ W0 k% f* X1 x/ m! I# t
end  B) n6 x, U/ r2 X% v
tt=length(ts);0 q3 A( ?) t/ y* M5 ]
%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数9 }. W' w8 D* R3 X
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
, I/ e; _, q  P0 H9 `13
+ a; P$ k+ P( W+ K4 B( ?3 q2 F%ts=1:tt;
7 W/ _5 O9 I* C( rts=11-ts;7 }$ E) J* X) \! q8 |8 d
%生成三个不同的随机数,按照概率& C) ~+ N; g& e
tm=sum(ts(1:tt));5 H+ Y0 c" H& F& N8 k) a" b, z
t1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数# r" Y" ]/ E# S' a, M
t0=0; ss=1;' j6 t5 b1 ~2 j& H8 Q/ h5 c
while t0<t1
7 f( m5 |4 p" C4 k! p9 [$ A: Nt0=t0+ts(ss);# P9 t( o/ G5 M' I4 O+ t
ss=ss+1;4 \8 i7 h2 H! v9 y
end$ e$ L) Y5 s1 F* s+ G0 w* q# x8 G
ss=ss-1;  C! p) I% w9 p1 e" {% x
sj(1)=ts(ss);& Q3 y) l2 m# |; {  f
%生成第二个随机数
0 j+ l* \7 o, |# w- Y4 i2 Kfor r=ss+1:tt%删除
+ j& ~8 ]6 y" R! x% Y7 q" gts(r-1)=ts(r);
; |# S8 J7 D5 k3 ]( C: b; z" w6 Gend
  d5 F6 u; y, att=tt-1;1 t- p* N* X( {2 S( s
tm=sum(ts(1:tt));; ?' l7 D+ T7 c, R
t1=unidrnd(tm);
  N' |, X" m1 w9 r. M; {) K" a8 b3 P& it0=0; ss=1;; z! L- m5 F, ^) p; q
while t0<t1, t/ o* E; y0 W7 i
t0=t0+ts(ss);; c  p* I+ M* t& O$ o
ss=ss+1;# J8 L2 Q4 l6 x' u
end- O: L2 X) j9 `- Q
ss=ss-1;* b/ o! G1 }  M" ]9 V* j) m( I! O! }* B
sj(2)=ts(ss);
1 b0 x  q3 w+ Z! C/ |- |! Sfor r=ss+1:tt%删除6 e, P. s  F8 r& y2 w. z) a
ts(r-1)=ts(r);
) s* V* m  o6 X4 Q+ Q& j' C5 Mend
. g6 @( S: k* O, h, F, F% H( Dtt=tt-1;
9 h; N1 z; h  @+ j5 X* a+ ztm=sum(ts(1:tt));
: H/ b3 C0 a! n  |: s, Mt1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数
! ?' A. Z; o" ?( _$ ^* F* J: X+ ct0=0; ss=1;
- O% D9 G8 l! swhile t0<t1
, Y% }% h+ K# Ft0=t0+ts(ss);
& A/ R+ m) ?# Z; Vss=ss+1;
' h0 N; b  N' D- M+ f- C1 q6 ?0 oend
9 E3 a0 U# N* O3 n5 uss=ss-1;
5 C: f7 @1 O1 b  u. jsj(3)=ts(ss);
5 n0 g% e/ ~' _( U) w4 ]4 W%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- Q6 N/ E: ?- v- x1 X6 c! q* pfor s=1:3$ b: w; o" {: b& Y  y8 S6 t
j1(s)=find(c2==11-sj(s));
: b5 q( G1 j# Q4 T1 Zc1(j,s)=j1(s);; ~5 ?& l  B% m; {- M- F9 p- w
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
% `2 G3 q; x2 W9 i- x8 |. @14% u1 P1 l( \# N, A4 c7 {$ k9 p
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;' G1 N& n- A) k$ v- d1 a- s
c0(j,j1(s))=0;
( I$ ^; x- [" P  c9 v" Tend' V9 o2 j- Z) K- v' O5 i
c1(j,4)=i;
3 K9 C1 F! ?  `/ E3 t6 I2 r' Kc1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));& v" j" U" C; y) s+ N+ W, T
c1(j,7)=c1(j,7)+1;
- \& s% c7 r) R6 @end
7 P' }! s2 x: s3 m! H/ Smindvd(i,:)=olddvd;3 H+ U: H* `- n8 Y' t* [( I
end
. w* a5 e, T' T0 E( X! a2 G& Wmindvd1=1000-min(mindvd);$ g% Q5 W, C, ?7 {" w" N, l
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

3 R0 t% f* m4 Z5 H% \先顶个
发表于 2010-11-1 16:52:33 | 显示全部楼层
那些软件是不是很难学啊?
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