层次分析法数学建模范例
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层次分析法实例与步骤结合一个具体例子,说明层次分析法的基本步骤和要点。
【案例分析】市政工程项目建设决策:层次分析法问题提出市政部门管理人员需要对修建一项市政工程项目进行决策,可选择的方案是修建通往旅游区的高速路(简称建高速路)或修建城区地铁(简称建地铁)。
除了考虑经济效益外,还要考虑社会效益、环境效益等因素,即是多准则决策问题,考虑运用层次分析法解决。
1. 建立递阶层次结构应用AHP解决实际问题,首先明确要分析决策的问题,并把它条理化、层次化,理出递阶层次结构。
AHP要求的递阶层次结构一般由以下三个层次组成:●目标层(最高层):指问题的预定目标;●准则层(中间层):指影响目标实现的准则;●措施层(最低层):指促使目标实现的措施;通过对复杂问题的分析,首先明确决策的目标,将该目标作为目标层(最高层)的元素,这个目标要求是唯一的,即目标层只有一个元素。
然后找出影响目标实现的准则,作为目标层下的准则层因素,在复杂问题中,影响目标实现的准则可能有很多,这时要详细分析各准则因素间的相互关系,即有些是主要的准则,有些是隶属于主要准则的次准则,然后根据这些关系将准则元素分成不同的层次和组,不同层次1元素间一般存在隶属关系,即上一层元素由下一层元素构成并对下一层元素起支配作用,同一层元素形成若干组,同组元素性质相近,一般隶属于同一个上一层元素(受上一层元素支配),不同组元素性质不同,一般隶属于不同的上一层元素。
在关系复杂的递阶层次结构中,有时组的关系不明显,即上一层的若干元素同时对下一层的若干元素起支配作用,形成相互交叉的层次关系,但无论怎样,上下层的隶属关系应该是明显的。
最后分析为了解决决策问题(实现决策目标)、在上述准则下,有哪些最终解决方案(措施),并将它们作为措施层因素,放在递阶层次结构的最下面(最低层)。
明确各个层次的因素及其位置,并将它们之间的关系用连线连接起来,就构成了递阶层次结构。
【案例分析】市政工程项目进行决策:建立递阶层次结构在市政工程项目决策问题中,市政管理人员希望通过选择不同的市政工程项目,使综合效益最高,即决策目标是“合理建设市政工程,使综合效益最高”。
层次法数学建模论文层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。
下文是店铺为大家整理的关于层次法数学建模论文的范文,欢迎大家阅读参考!层次法数学建模论文1层次分析法建模70 年代由美国运筹学家T·L·Satty提出的,是一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法论。
吸收利用行为科学的特点,是将决策者的经验判断给予量化,对目标(因素)结构复杂而且缺乏必要的数据情况下,採用此方法较为实用,是一种系统科学中,常用的一种系统分析方法,因而成为系统分析的数学工具之一。
一、问题举例:A.大学毕业生就业选择问题获得大学毕业学位的毕业生,“双向选择”时,用人单位与毕业生都有各自的选择标准和要求。
就毕业生来说选择单位的标准和要求是多方面的,例如:① 能发挥自己的才干为国家作出较好贡献(即工作岗位适合发挥专长);② 工作收入较好(待遇好);③ 生活环境好(大城市、气候等工作条件等);④ 单位名声好(声誉-Reputation);⑤ 工作环境好(人际关系和谐等)⑥ 发展晋升(promote, promotion)机会多(如新单位或单位发展有后劲)等。
问题:现在有多个用人单位可供他选择,因此,他面临多种选择和决策,问题是他将如何作出决策和选择?——或者说他将用什么方法将可供选择的工作单位排序?B.假期旅游地点选择暑假有3个旅游胜地可供选择。
例如:P1:苏州杭州,P2北戴河,P3桂林,到底到哪个地方去旅游最好?要作出决策和选择。
为此,要把三个旅游地的特点,例如:①景色;②费用;③居住;④环境;⑤旅途条件等作一些比较——建立一个决策的准则,最后综合评判确定出一个可选择的最优方案。
目标层准则层方案层C.资源开发的综合判断7种金属可供开发,开发后对国家贡献可以通过两两比较得到,决定对哪种资源先开发,效用最用。
合理分配住房问题摘要:本文中住房分配是个决策问题,主要根据40个人的职级、任职时间、工龄、职称、爱人情况、学历、年龄和奖励情况这8个因素对综合情况排序的影响程度,分别用层次分析法和模糊综合评价法,对40个人的综合情况有一个由大到小的权重排序,即确定为住房分配的顺序。
层次分析法是一种定性和定量相结合的,系统化的,层次化的分析方法。
首先构造一个层次结构图,包括目标层(综合排序)、准则层(8个影响因素)、方案层(40个待排序的人)。
然后从第二层开始根据1-9的尺度,利用8个因素对排序的影响程度的比较和40个人对于同一因素的比较,构造每一层中各因素对上一层的成对矩阵,对每个成对矩阵可计算其最大特征值及其对应的特征向量,利用一致性指标(CI),随机一致性指标(RI),一致性比率(CR)作一致性检验,若不通过,需要重新构造成对比较矩阵。
若检验通过,可求权向量(特征向量归一化后)。
最后计算最下层对最上层总排序的权向量,进行一致性检验。
一、问题的提出许多都单位都有一套住房分配方案,一般是不同的。
某院校现行住房分配方案采用“分档次加积分”的方法,其原则是:“按职级分档次,同档次的按任职时间先后排队分配住房,任职时间相同时再考虑其他条件(如工龄、爱人情况、职称、年龄大小等)适当加分,从高分到低分依次排队”。
我们认为这种分配方案仍存在不合理性,例如,同档次的排队主要由任职先后确定,任职早在前,任职晚再后,即便是高职称、高学历,或夫妻双方都在同一单位(干部或职工),甚至有的为单位做出过突出贡献,但任职时间晚,则也只能排在后面。
这种方案的主要问题是“按资排辈”,显然不能充分体现重视人才,鼓励先进等政策。
根据民意测验,80%以上的人认为相关条件为职级、任职时间(为任副处的时间)、工龄、职称、爱人情况、学历、年龄和奖励情况。
要解决的问题是:请你按职级分档次,在同档次中综合考虑相关各项条件给出一种适合于任意N人的合理分配住房方案。
数学建模论文论文题目:选购笔记本电脑院系:计算机与通信工程学院班级;xxxxxxxxxxxxxxxxx学号:xxxxxxxxxxxx姓名:xxxxxxx2015年6月25日摘要本文研究的是联想,Dell,IBM三种电脑的品牌,外观,价格,配置对我们购买电脑的影响。
首先,本文在对电脑的品牌,外观,价格,配置因素进行详细深入的比较的基础上,制定了适应于联想,Dell,IBM三种电脑的各影响因素的标度标准,并在该标准的前提下,统计了三种电脑品牌,外观,价格,配置的数据,并用均值法得到了一组具有代表性的数据。
在这些数据的基础上,运用层次分析法建立了模型,在建立模型的过程中采用了九级标度法,将对价格影响的各因素定量化,并在此基础上列出各层因素对上层的成对比较矩阵。
然后,求成对比较矩阵的相对权重。
相对权重用成对比较矩阵的最大特征值所对应的特征向量来表示。
算出了判断矩阵的最大特征值,并将与之对应的特征向量归一化,得到相应元素对应的权重,并进行一致性检验。
最后,利用公式算出组合权重,组合一致性指标,便得出各因素对购买电脑的影响程度,最终算出方案层对目标层的权重从而分析得出结论。
问题的提出现如今笔记本电脑在当今大学生的群体中发挥着至越来越重要的功能,携带方便,不管是娱乐,学习,办公等都要用到笔记本电脑。
一些商家也视大学生为重要消费群体,因此为大学生量身定做了许多电脑,然而这些电脑在价格,造型,配置等因素不都是统一的,各有差异,怎样才能通过理性的方式买到合适自己的笔记本电脑呢?这就是本文要探讨的问题。
这三层依次是目标层o,准则层c,子准则层s,方案层p;联想,Dell,IBM。
(2)模型排序:1.c层排序:价格>配置>品牌>外观。
建立对比较矩阵:算得最大特征值J(c-o)=4.026 cl=0.0069CR=CL/RI=0.0069/0.90<0.1通过一致性检验,权向量W(c-o)=[0.3709 0.2020 0.7430 0.2193]T;2. S层排序(1)品牌:故障率>售后。
层次分析法层次分析法(The analytic hierarchy process)简称AHP,在20世纪70年代中期由美国运筹学家托马斯·塞蒂(T.L。
Saaty)正式提出。
它是一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析方法。
由于它在处理复杂的决策问题上的实用性和有效性,很快在世界范围得到重视。
它的应用已遍及经济计划和管理、能源政策和分配、行为科学、军事指挥、运输、农业、教育、人才、医疗和环境等领域。
层次分析法的基本思路与人对一个复杂的决策问题的思维、判断过程大体上是一样的。
不妨用假期旅游为例:假如有3个旅游胜地A、B、C供你选择,你会根据诸如景色、费用和居住、饮食、旅途条件等一些准则去反复比较这3个候选地点.首先,你会确定这些准则在你的心目中各占多大比重,如果你经济宽绰、醉心旅游,自然分别看重景色条件,而平素俭朴或手头拮据的人则会优先考虑费用,中老年旅游者还会对居住、饮食等条件寄以较大关注.其次,你会就每一个准则将3个地点进行对比,譬如A景色最好,B次之;B费用最低,C 次之;C居住等条件较好等等。
最后,你要将这两个层次的比较判断进行综合,在A、B、C 中确定哪个作为最佳地点。
层次分析法的基本步骤1、建立层次结构模型.在深入分析实际问题的基础上,将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次,同一层的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响,同时又支配下一层的因素或受到下层因素的作用。
最上层为目标层,通常只有1个因素,最下层通常为方案或对象层,中间可以有一个或几个层次,通常为准则或指标层.当准则过多时(譬如多于9个)应进一步分解出子准则层.2、构造成对比较阵。
从层次结构模型的第2层开始,对于从属于(或影响)上一层每个因素的同一层诸因素,用成对比较法和1-9比较尺度构造成对比较阵,直到最下层。
3、计算权向量并做一致性检验。
对于每一个成对比较阵计算最大特征根及对应特征向量,利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检验.若检验通过,特征向量(归一化后)即为权向量:若不通过,需重新构造成对比较阵。
承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写): A我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):A甲0616所属学校(请填写完整的全名):参赛队员(打印并签名) :1.2.3.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):日期: 2011 年 8 月20 日编号专用页赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):赛区评阅记录(可供赛区评阅时使用):评阅人评分备注全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):对学生建模论文的综合评价分析摘要本文研究的是五篇建模论文的评价和比较问题。
首先,研读分析了五篇论文,并写出评语。
其次,进行综合量化评价,主要运用的方法是层次分析法和模糊综合评判。
最后,依据所得权重大小对论文排序。
针对问题一,我们对论文进行了横向比较和纵向分析。
依据数学建模竞赛论文评分基本原则,首先,在研读论文的基础上,对论文分块进行了横向比较,并按照优、良、中、差四个等级作出评价。
其次,采取纵向分析的方法,找到论文的优点与不足,写出每篇论文的评语。
最后,结合横向比较和纵向分析对论文综合评价。
针对问题二,在建立数学模型时,首先从建模理念的应用意识、数学建模、创新意识出发利用模糊评判的二级评判模型把所给论文的建模摘要、模型与求解、模型评价与推广、其他作为第一级因素集,把问题描述等作为第二级因素集。
承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写): A我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):A甲0616所属学校(请填写完整的全名):参赛队员(打印并签名) :1.2.3.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):日期: 2011 年 8 月20 日编号专用页赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):对学生建模论文的综合评价分析摘要本文研究的是五篇建模论文的评价和比较问题。
首先,研读分析了五篇论文,并写出评语。
其次,进行综合量化评价,主要运用的方法是层次分析法和模糊综合评判。
最后,依据所得权重大小对论文排序。
针对问题一,我们对论文进行了横向比较和纵向分析。
依据数学建模竞赛论文评分基本原则,首先,在研读论文的基础上,对论文分块进行了横向比较,并按照优、良、中、差四个等级作出评价。
其次,采取纵向分析的方法,找到论文的优点与不足,写出每篇论文的评语。
最后,结合横向比较和纵向分析对论文综合评价。
针对问题二,在建立数学模型时,首先从建模理念的应用意识、数学建模、创新意识出发利用模糊评判的二级评判模型把所给论文的建模摘要、模型与求解、模型评价与推广、其他作为第一级因素集,把问题描述等作为第二级因素集。
在用模糊综合评判方法时,确定评估数据(评判矩阵)和权重分配是两项关键性的工作,求权重分配时,我们通过往年评分标准确定数据后用层次分析法计算出二级权重和一级权重;对于评判矩阵,我们通过对五篇论文进行评阅打分(用平均分数作为每项得分),用每一项得分占五篇论文该项得分的比重(商值法),建立评价矩阵。
最终,我们通过matlab编程处理得出的综合量化比较结果是所给5篇论文由好到差依次为论文4,论文2,论文1,论文5,论文3。
并在模型结束时付上了对五篇论文的评语。
关键词:层次分析法;模糊综合评判;统计分析:matlab编程;论文评价一、问题重述数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践。
即通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后,将实际问题用数学方式表达,建立起数学模型,然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解。
将各种知识综合应用于解决实际问题中,是培养和提高同学们应用所学知识分析问题、解决问题的能力的必备手段之一。
在实际过程中用那一种方法建模主要是根据我们对研究对象的了解程度和建模目的来决定。
机理分析法建模的具体步骤大致可见下图。
需要解决问题是(1)请根据数学建模竞赛论文评分基本原则,对所给5篇论文进行评阅,写出评语。
(2)利用层次分析法,或其他综合评判方法,对这五篇论文进行综合评价,进行排序。
二、问题分析2.1 对建型摘要的理解模型要实用,有效,有特色,以解决问题有效为原则,而模型的摘要开门见山,在对问题简单描述后点名建模思路、建模方法、及运行结果。
使读者对论文的可行性、创造性及模型的大致思路有个大体的了解。
可以说论文摘要是除了模型最重要的一部分,它论文的点睛之处。
2.2 对模型建立与求解的理解分析:中肯、确切术语:专业、内行原理、依据:正确、明确表述:简明,关键步骤要列出,可将公式与中文说明相结合忌:外行话,专业术语不明确,表述混乱,冗长。
2.3结果的合理性此题最大的特点之一是拥有大量的数据处理和明确结果。
我们先通过对各个方面的因素进行分析,从中找出对我们评价影响最大的几个数据进行细节分析,再将这些细节综合起来进行总体分析,并将一些繁复的数据简单化,把影响小的数据忽略不计,以免影响我们评价的质量,最后通过和标准答案比较最终确定分值。
2.4 其他这里对其他的理解主要是对论文的整体印象及论文写作的规范程度,主要包括文字流畅、格式规范等,在这方面主观因素影响较大,所以采用三名队员同时打分并取均值作为每篇论文的最后得分。
三、问题假设1、假设调查的数据(往年的评分标准)是合理的。
2、假设建模的创造性结果的合理性表述的清晰程度以外的因素对所给论文的的优良造成影响小,我们暂不考虑。
3.假设组内成员对论文的评判是公正的。
四、符号说明U1 摘要U2 模型建立与求解U3 模型的评价与推广U4 其他u11 问题描述u12 建模方法u13 具体模型u14 合理结果u21 问题假设u22 问题分析u23 模型建立与求解u24 问题结果u31 模型检验u32 评价与推广u41 文字流畅u42 格式规范u43 内容完整ω1 U i各分量的权向量R 总的评判矩阵R i 各分量的评判矩阵v i 第i篇论文a1i问题描述得分a2i 建模方法得分a3i 具体模型得分b1i 模型的建立与求解得分c1i 模型的评价与推广得分d1i 其他方面得分M 新的评判标准F 论文分数η每篇论文获得优的因素集的比例λ新评判标准加权值∧最大下界运算∨最大上界运算五、模型的建立与求解5.1 论文的评判首先引入综合评价的要素概述,并结合数学建模竞赛论文评分基本原则对问题展开分块横向比较,然后采取纵向分析的方法找到论文优缺点,并写出评语。
最后,结合以上分析,对五篇论文进行综合评价。
5.1.1 对论文的横向比较5.1.1.1综合评价的一般步骤:明确评价目的;确定被评价对象;建立评价指标体系(包括评价指标的原始值、评价指标的若干预处理等);确定与各项评价指标相对应的权重系数;选择或构造综合评价模型;计算各系统的综合评价值,并给出综合评价结果。
(1) 被评价对象被评价对象就是综合评价问题中所研究的对象,或称为系统。
通常情况下,在一个问题中被评价对象是属于同一类的,且个数要大于1,不妨假设一个综合评价问题中有n个被评价对象(或系统),分别记为S1,S2,…S n(n>1)。
(2)评价指标评价指标是反映被评价对象(或系统)的运行(或发展)状况的基本要素。
通常的问题都是有多项指标构成,每一项指标都是从不同的侧面刻画系统所具有某种特征大小的一个度量。
一个综合评价问题的评价指标一般可用一个向量表示,其中每一个分量就是从一个侧面反映系统的状态,即称为综合评价的指标体系。
评价指标体系应遵守的原则:系统性、科学性、可比性、可测性(即可观测性)和独立性。
这里不妨设系统有m 个评价指标(或属性),分别记为x 1,x 2,…x n (n >1),即评价指标向量为x=(x 1,x 2,…,x m )T 。
(3) 权重系数每一综合评价的问题都有相应的评价目的,针对某种评价目的,各评价指标之间的相对重要性是不同的,评价指标之间的这种相对重要性的大小可以用权重系数来刻画。
如果用w j 来表示评价指标x j (j=1,2,…,m)的权重系数,则应有w j ≥0(j=1,2,…,m),且11mjj w==∑。
注意到:当各被评价对象和评价指标值都确定以后,问题的综合评价结果就完全依赖于权重系数的取值了,即权重系数确定的合理与否,直接关系到综合评价结果的可信度,甚至影响到最后决策的正确性。
(4) 综合评价模型对于多指标(或多因素)的综合评价问题,就是要通过建立合适的综合评价数学模型将多个评价指标综合成为一个整体的综合评价指标,作为综合评价的依据,从而得到相应的评价结果。
不妨假设 n 个被评价对象的m 个评价指标向量为x=(x 1,x 2,…,x m )T ,指标权重向量为w=(w 1,w 2,…w m )T ,由此构造综合评价函数为y=f(w,x)如果已知各评价指标的n 个观测值为{x ij }(i=1,2,…,n);j=1,2,…,m),则可以计算出各系统的综合评价值y i =f(w,x (i)),x (i)=(x i1,x i2,…,x im )T ,(i=1,2,…,n)。
根据y i (i=1,2,…,n)值的大小将这n 个系统进行排序或分类,即得到综合评价结果。
(5)评价者评价者是直接参与评价的人,可以是某一个人,也可以是一个团体。
对于评价目的选择、评价指标体系确定、评价模型的建立和权重系数的确定都与评价者有关。
5.1.1.2综合评价模型对于多指标(或多因素)的综合评价问题,就是要通过建立合适的综合评价数学模型将多个评价指标综合成为一个整体的综合评价指标,作为综合评价的依据,从而得到相应的评价结果。
在本模型中共有n=9个被评价对象的m=25个评价指标向量为x=(x 1,x 2,…,x m )T ,指标权重向量w=(w 1,w 2,…w m )T 为优、良、中、差四组。
由此构造综合评价函数为y=f(w,x)如果已知各评价指标的n 个观测值为{x ij }(i=1,2,…,n);j=1,2,…,m),则可以计算出各系统的综合评价值y i =f(w,x (i)),x (i)=(x i1,x i2,…,x im )T ,(i=1,2,…,n)。
5.1.2.0 摘要指标a. 模型的数学归类(在数学上属于什么类型)b. 建模的思想(思路)c . 算法思想(求解思路)d. 建模特点(模型优点,建模思想或方法,算法特点,结果检验,灵敏度分析,模型检验…….)e. 主要结果(数值结果,结论)(回答题目所问的全部“问题”)。
表1评价指标论文1 论文2 论文3 论文4 论文5 a优优良优良b优良良优良c 优优良优优d 优良中优良e优良差优良1.问题重述f用自己的话去复述或理解一遍,实际是问题分析的开始。
切忌:原封不动照写一遍表2评价指标论文1 论文2 论文3 论文4 论文5f 良良良良良2.模型假设指标g. 根据题目中条件作出假设h. 根据题目中要求作出假设i. 关键性假设不能缺;假设要切合题意表 3评价指标论文1 论文2 论文3 论文4 论文5g 良优良优优h 优优优优优i 优良优优良3.模型的建立j. 基本模型:1) 首先要有数学模型:数学公式、方案等2) 基本模型,要求完整,正确,简明k. 简化模型(1) 要明确说明:简化思想,依据(2) 简化后模型,尽可能完整给出l. 模型要实用,有效,有特色,以解决问题有效为原则。
数学建模面临的、要解决的是实际问题,较复杂的问题,力求简单化不追求数学上:高(级)、深(刻)、难(度大)。
能用初等方法解决的,就不用高级方法能用简单方法解决的,就不用复杂方法能用被更多人看懂、理解的方法,就不用只能少数人看懂、理解的方法。