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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  n( s3 z$ [+ E8 C1 A+ b
1; o6 a* Z6 u" T# x
DVD 在线租赁的研究
' h+ L: @* z) h2 b尹作龙,姚明,金伟# t/ C; ^' R1 h7 {9 T" \* ?: E
指导教师 汪晓银9 \' e# \. ^4 @! ]
[摘要]:
0 z7 d3 }6 _* w* N8 q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& ^# n+ e8 `& `2 b7 [$ 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  X' y. z2 S( m/ z' g2 L6 m7 `
像制品的在线租赁就是一种可行的服务。本文主要讨论了在线DVD 租赁的问题,对网站+ H# o8 l+ K; ]8 D- i/ k
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
9 M( z9 f* \% e+ C租赁次数分成A、B 两类,并对两类会员归还日期作了合理的假设,根据求出DVD 归还& x; K/ D9 \: H- f9 O8 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3 W0 e! ?4 ^) h5 }# N
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
" a  F8 Y+ b5 a, A4 j4 t8 X" F0 O下。, k& _3 r* {. X, @6 j
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5) j6 [* W" S# l/ t
一个月内至少 50%/ c+ c2 J* l, S7 Z2 b9 f9 ^' }  ~2 r
看到的最少张数& `( {4 T0 J( t4 Q
4000 2000 1000 500 200( e# Z5 h( q$ }1 @
三个月内至少 95%
: E9 X) r$ V6 A8 M看到的最少张数7 e7 ^) P3 O1 i( L/ y' j
2534 1267 634 317 1270 b8 [$ i1 h3 [$ `) [$ j! V! |
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—17 W+ X# L* M# N* [2 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& M& H( d: O9 P7 O, K
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
% K$ p9 `9 m4 |1 Q) VU 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
9 w0 Y6 m' T7 j4 {& ]7 i% ~; N9 d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9 p# E7 {/ m2 r; h5 z- a
案的总偏爱度优于第二种,但是经证明无论怎么分配,至少有8 张DVD 会分配给没有" E% X$ p% w! ]: O; g" k6 s4 A
预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。% W: j! K( _9 ^" E% Q
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 }' Z, c/ i3 {) u; Y8 D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 ]( j6 y: @, d& F7 R
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
7 Q1 i4 ]# X% Y8 S2 Y: ?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
, Q! U4 a' M) u. b- h: v* b& r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
$ y8 _; b0 M+ k' t7 ?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$ Q" I9 Y& G. s' W4 _- q$ M
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
/ l& f7 q! Z' v& _3 t- `性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。9 \& c! H9 @. K/ H
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
, u' {! y, m, W1 h5 ]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
1 \( k# K- R* [# }8 I心算法速度快,但得到的解难以达到最优。* k( Q; P# n- ~
[关键词]:DVD 在线租赁 0—1 规划概率模型 计算机仿真 灰色 GM(1,1)模型
/ s, X) k6 E+ J# W0 e+ u2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文  {; \- w3 u+ j2 J
2+ u' L4 h9 s3 y/ d3 u
一、问题的重述: H6 u3 F" q5 G
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& w% s& |. ~& x' E0 X
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
: n% j; [( G8 h& Y" _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。
6 Q3 Y! u, g  D$ g# w% U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$ C; r! d: B! m# V6 C" V7 q+ v) Z% l
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; K5 E6 s1 J6 {0 D6 g# B4 y+ E
提供的信封里寄回(邮费由网站承担),就可以继续下次租赁。请考虑以下问题:" C  I/ @: c  d5 p8 P2 v
(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
7 N, a+ E; i% X* b- O/ r" f0 U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
8 N8 {* D# h. O! C7 r+ T% W9 ~' ?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1 T  t" @- u( |9 W
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
7 \2 o. V- B# e. c$ R果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?
% a  P* C3 _( H& ?( d7 f(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; w5 R" h' X. W' R5 U( `
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 V  J; K0 U5 z
出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。
7 C4 s1 g/ T6 P) T(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
3 n, X: K4 [' C8 ?/ J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! d% N3 [& o: g+ \% N6 \/ x
月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?7 z& d5 A$ V7 I" }
(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
* P' B8 a  l) I8 z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。
+ c6 t  C7 Y4 k二、问题的假设( a' p% G( c- b! T" [% ^, B& Y) b% D+ x
1、假设所有的DVD 都不能拷贝
6 o, i# T& T7 _2 T2、假设调查资料具有一定代表性
# A8 G4 L2 t' A4 e  F- Q" R1 i' A6 g3、假设所有会员自觉遵守会员规定
0 V. H( Y1 r9 g* j! E: y! B9 z3 J+ v4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计
: n9 |2 S4 t2 X5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关
7 }) n0 Z" Z: V: J! A4 }三、符号的说明7 J. d9 n. ^& U
符号 符号说明. m1 r( q# N1 t: ]. F
V 该网站拥有的总会员数
# E0 O" u$ X6 {  ?Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况
2 R; T( N& s* s3 g: I4 M' X, I5 tDLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度
, ?0 b# N6 Y; k/ H, d& z% Tyi 第 i 张DVD 的现有量" b( p, A) c# y. s* Y
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数( P. t7 [' j! ?3 C
Pi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比
% B$ `) R" Z: k  _, x# S2 R0 K+ R7 o  ?2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文' `3 ?4 j  t0 A+ \6 v3 e
3
' W: t% ^/ C/ p6 `R 为满足会员要求的百分比数  k1 l9 t& S5 \$ b
U 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高
0 K# ~( N, X5 o  p: f# z四、问题的分析及模型的建立及求解
) `8 m: S! M& P$ r" q# Y4.1 问题的背景资料% P5 |$ q0 {. ]& Z$ i$ x) v% ^+ x
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
7 S* d3 t2 `( d3 H4 X4 ~) F+ h5 o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" e+ r- g6 K; v& J# a! A( @
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4 e2 J+ v1 [! ?: m$ \
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
( i$ H$ `: z* o# o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  P! h6 t4 p& o3 {  P3 J
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,
) O# {- N; K) Q; R% k1 \5 O既省时又省力。( S: c- C' z$ `* C3 a+ l- ]
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+ I; e5 p- m1 R% B& Q
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
+ M6 S+ A3 @8 I7 d了676.5%[5]。
7 I2 J1 Y" |8 Q7 ^2 v4 f0 u* _: S. y4.2 问题一的求解
% b. k1 ?0 }1 m5 P2 v+ R4.2.1 问题一模型的建立与求解5 N! M' O1 N5 R" f; {
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( v" k) t# B+ Y* W- Y! ~! T
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
2 o2 {! @3 g* R. k" D从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。
9 x6 m- \2 q- u6 Y  H( ~由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1
5 p5 [. W$ P8 w/ B表 1
& t4 s! z+ M4 y* U6 g/ \; n类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数
( Z" U3 v. v& [# H0 k" WA 类两次 60% 600000 U7 ], ?. a" e/ D
B 类一次 40% 400000 u# G4 Q. G& G4 d  b- i
考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:/ a, {- T0 e; D4 v2 {6 K
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;4 l6 h% J7 B; y) R1 t( w9 e
B 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;
! C! G6 A; E8 I根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:
1 I: x0 O3 l/ e6 \9
7 z! L! r' ]1 r: l9 \9 L/ t! ^2
; _& }+ X5 Y) L15 3
# N; P8 J9 }) H* f: _, |2 |9 o1 =
1 [/ \) z2 q+ e+ u+ H# N4 c+
4 R- ^! O3 n+ _0 SEX = 16.5
3 S. M3 j1 [4 I7 P8 l# g5 m) \* D' d2. g: R' |$ k  s, D$ D
30 3
) Z/ J/ z. Y# T, Z! X  |4 d6 p# D5 t. P2 =. L! j, `# ?! @2 u6 J( L! R
+3 u( s7 a2 w$ D! X1 i
EX =& P+ P4 X+ T+ S! o" S$ A/ \+ ^
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
+ T# [  r5 p# [+ q' E' i, }1 LDVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,$ z2 A' |7 K' c5 c7 ]$ |, B) q! N, P
那么:
9 \5 U* ]* e& C在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;% U  L" z( \; Z# t  ~# E1 Q$ m# B' A( `
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 n, [* L( \5 k  s1 ]
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  H# R6 Z" u; g/ e2 p; b
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):
+ w' k* S$ n$ t" Y- H8 Y3 z, R% x表 2- s; X6 q- M: p
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
# M- u$ _3 j' T" c6 S3 _- l/ y1 ]4, }  N; [, z4 {8 z# {
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
4 P7 P2 h0 S. M0 l; |! N' {经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%( ~$ i2 g) o  `# Y
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。
! M* K$ k; H- ^8 L; j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
# |" G! Q$ D/ h  Y员数)。; d# h7 k: L. I( _, F, G5 m  M
那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)- r4 w/ w9 R1 d1 b6 n8 A6 B
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;
! y+ B9 k. Z3 M" T. B求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):
4 _$ B) T9 g1 r6 V. e; s表 30 w) t7 b6 }3 @: }/ k% Q
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
$ _8 |- t! P4 n. d' g1 W# p. w" o一个月内至少 50%. A5 Q* {+ Y& {. K& z
看到的最少张数4 J  z7 h# [5 P, l! q' a& A2 v  E
4000 2000 1000 500 2001 ?9 h4 x$ D+ O+ l( d$ F
三个月内至少 95%
/ E" _  }: C, `9 l看到的最少张数2534 1267 634 317 127
' |+ X, Z' c& P2 T3 r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
) i3 r- @, ]0 U4 T4 B% E  ?数,这样他的先期投入也将减少。就可以考虑尽可能缩短租借的天数,来增加网站的赢5 p$ l9 _: o4 z
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
! w8 j/ v* m+ Q) x最少张数为2000 张(小于4000 张)。( D) s" R. j$ u" n7 b7 b/ c. |: ]5 b7 t
4.3 问题二模型的建立与求解
4 P8 I+ t4 {3 z; O) y, Y4 V, n4.3.1 问题二的分析
* Y/ \6 }7 Q  q* X; k& o5 X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
, U; G" a% A8 {" C程度。首先对满意度进行了如下假设:在会员的在线订单Dij 中,数字越小表示会员的4 x. Y) I% @8 S! L- B6 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
4 s1 @3 K4 A: V9 e+ M; m. K3 w. j员对DVD 的偏爱度为:1 N% N2 i$ c. o
ïî
' u* j4 E, V7 r: tïí ì
" y1 Q2 Y% M5 _: P¹4 o4 D- A1 m& M5 S/ ]
=, |  t! j4 i  {+ U5 i1 Z  O
=
% _4 u1 o; R  T. u0 K) W- E4 H* T, 0
* |+ o8 A) D; i# f6 o& R5 H11, 0( |" O: i0 c2 J& X, l0 v- ^( i
ij ij
$ w6 P3 _% N6 |% B0 |+ Y6 h, J, eij
4 Y9 {) G1 Z; [( ~1 lij D D
- b% t+ E+ H( _: Z& sD
. \: Y/ N  k/ E$ v: m: a2 ~3 F$ u6 S) H$ FDL
5 _" C+ _6 N, _7 w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
' n& T" ~6 X5 H; 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
- r4 `" _# L# m. K- j第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。
  b4 }6 T+ ~$ F" S! m4.3.2 问题二模型的建立
+ Y! Z$ [2 }+ k% u8 U& g  e# F会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå
: J6 S; h# a7 |) A3 S  y2 X9 Y= =9 u+ j6 M' i, a/ i
´
% C# W% t; l6 c* W% J+ `1000
6 Q# j; s) H/ h5 a8 x1
9 t9 x% W6 {( V( {5 Z1 k) ~1008 R+ O" h# e" L" [* z
1' J+ y8 S3 @$ c/ [) l" `: g# R1 X
min' v5 Z, p5 x6 y8 p& k
i j4 i5 _  r3 v& z" U3 g  J
ij ij DL C
7 J6 U. }# r0 \' C+ i0 l2 w0- 1 规划模型的约束条件为:( o: w6 ?! B8 Q1 S% M, @% E& {
1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;
5 S1 i0 S: E$ c+ ^" y( g2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
! |3 E! d0 e  V7 K9 c( c6 t( A由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:5 q6 n5 M9 V7 {8 S4 j* B2 w  D* B7 t
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
; l8 x$ e" V1 o. |. u& x. B53 o/ [$ ]4 G" |' B* f
ï ï ï ï! r( V0 G7 p/ p8 u
î  Y% R  c5 D+ v- v& }: S' ~% _9 J
ï ï ï ï1 v2 m; h; G" H% A$ B5 o# x
í
8 B7 U8 V/ s: Z& eì4 y7 M, I% ?8 v
= =
/ ]4 I& v/ L- z; U; J! }£( q. V* W9 q* J2 J3 O! c1 @
=
* W9 B  S$ l( c- h( _" i" D- `) ~' M=
5 r3 v& ^: w' p´
: L0 ]( m1 x6 i% E3 lå$ a3 `* Z5 C8 H" Z0 g
å
1 v/ W* a. \7 c' Fåå5 `9 q$ ~9 K4 h8 g* \! t
=
$ M* b: f" L: u% z4 i) M$ Q: f=
8 A6 W# N1 x* E, {5 ]5 t; [+ _( X= =; |8 Q! r1 S  C$ |" b( e9 t: @2 `
( 1 1000, 1 100)! v% S1 M7 Y) e7 O; x( j( F7 J
3( Z% a: k1 \6 Z/ Y  A5 G
0,1
% f% m/ p% g9 u# S" C) Y. .
& z! M+ S+ P- D$ j) t. g) ymin) Q. W  J5 t& d7 P! j
1000
$ J8 [! p2 {  k* j# H14 O' u$ d0 N" o, A8 l: K" G
1006 x1 k5 w4 ^- ~: j2 q
1
3 Z2 c. v& p  ]+ G3 b9 s6 v$ ~1000: g3 G2 p1 M$ n
1$ k* z+ E$ X' a/ w& O
100# @7 r9 D( Y2 T$ L# p5 s# H- {% T
1
0 P3 a+ ?! ~7 c  S2 hi L j L
' G- U' f! S) I* H2 y, ~C y+ Y/ b$ e. t& b4 V% G
C
% n" {1 |* p, u; v) z- O9 I* L  [1 KC7 }2 j% V" r* t: L" V: H( Z* N
s t& v. l# x, s3 I& e. O4 \
DL C/ @2 o) x/ Q; c: o
i
5 Q2 R  r4 N6 a9 H+ s& K4 N4 zij j
9 r/ v* a0 p" A1 g; d4 |j
, F# J% U3 I. s) Q0 F4 lij3 W, G$ A( L* }8 l
ij$ o2 F# `7 ?5 D9 G3 h( z
i j, B+ ~" u1 r- c: I
ij ij
% f$ H4 ?: w8 a/ n: T; t3 H; M3 }, V4 u4.3.3 问题二的求解
% g* o5 U* o! ^0 |7 d- e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
' b" {+ {( j3 X: j3 V; E* nCi,j 求得总偏爱度为åå
7 U, p/ T! }- d7 R% M1 m2 e= =
6 w* R) Z% N) |6 n$ J* J) j= ´6 R' @4 R$ g7 I& b- a5 a2 y5 Q$ V
1000$ C9 r6 |, w: ~
1
- [$ G( e* A: O- \4 j1009 s! R* Z9 S$ T) W( K
i j 1
; x, K* z) N8 b7 K; S$ m" @ij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求
8 F, B( m$ F3 A9 t5 w预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:& a( Y, d! h+ O7 c! y$ K
表 4
# i/ R% a  s$ }0 }4 ?* z会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010& r+ B: z6 f6 H- {/ v  W
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6); r, ^7 [7 h& c  T# x
2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)
0 R& s- G$ Q- @5 L5 q分配
* C5 Z, P+ H4 o; Z! Q  }  X7 sDVD 的4 t- h* @1 e5 ^% @- M. ^# I. [
种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)$ R6 M/ L" U( R' X/ A8 y" {
会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C00208 N/ _3 f% p/ t! Z( I/ l9 E
1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)
8 l/ O% M- a4 h3 D5 P) n# _2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)
- K4 I6 C- k9 Z) B3 M" ^分配
- I* A7 s' A( Y2 aDVD 的
' l7 k9 O. P9 a' Q种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)- d) f& ?  j6 ^2 v$ ^) g8 B& Q
会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030/ T6 \/ o7 E7 N1 }; n0 W
1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)# H) U, C* t: I! r3 T/ c
2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)0 r$ C# G1 J6 C. K
分配7 ?+ w) Z( J5 C2 N& z% [
DVD 的, L: c) F" E! ?% }2 {: O
种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5), R3 m/ Z' Z6 w5 Z1 a9 u! o3 J% M
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。
4 ^* L0 v8 Q+ s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
9 D. z% I0 e, I0 R$ O1000,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U3 w4 t8 I  J1 {" D
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。  m0 L4 O4 D, x" E
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
& p% R. o! ]% Z: i# B; A  V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,: H" ^; @% C0 h) R0 X  G
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
) d+ [- X; r/ ~& k: C! N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4 L& x% Z% J3 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
) K( [- E, r/ [; x( Y了没有订这8 张DVD 的会员。
- X4 D% R+ J8 M" |3 t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0 x& y" K. p) v! F0 m' K
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)
" _/ H4 y* [: l& z4 p# v4.4 问题三模型的建立与求解
* V" F: g8 V5 p5 \0,1 变量
1 G% Q1 _5 N  Y9 W7 q4 K9 W8 _每位会员租 3 张DVD6 i7 ?2 J! o# W/ u. |/ W1 W& I) V% C
DVD 现有数量的限制: v) \* M3 x9 Q$ a
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
3 [3 s% d3 F" ~6+ Q  H3 [  N8 v9 Y! E2 l
4.4.1 问题三的分析及模型的建立1 j( r7 e; C4 l5 U4 ?7 s
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2 ?7 F3 N3 i, l
会员的满意程度达到最大。
, N+ ]5 B/ |8 G# P# N7 ~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6 c. g: ]3 u5 m" J
记pi 为 1,否则记pi 为 0。
+ w1 I9 E4 ]0 `7 E) oú úû$ Z/ d4 ?: h# ]# p, m$ j# c8 M
ù! t. S$ q& e- [3 U$ t( H7 J1 b
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: E; ^# m5 w/ L% M4 l3 b6 v# `! Ié% i. F/ j5 |0 N4 `( ^: S- b# {. A
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6 z" n1 L! y" d; d* Q9 C3
! R/ {0 V$ O' I  e. J100
9 ^9 T# a3 R  I6 Qj 1
& G& Q/ [  k$ s: x  |* Mi ij p C (注: []为向下取整)
& {9 J9 g% }/ i, v, T要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000
+ ], K6 P  Y) o  v( @+ u) [  k10000 J; ^, ~8 O2 {  b4 d( s  K7 p
1
# j. l& p& H3 ?´ = å
" t- X8 Y# Z2 d2 P# R$ F- r= i
/ Y2 S% O" w5 k0 @pi4 C! R+ J! \' T3 B* {! ~
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:5 l. \% }) z' I1 W7 g
ï ï ï ï ï ï, Y# \. e# Y4 S, j' e7 x+ ]
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2 Z9 B6 F( v) T  @4 _ïï ï ï ï ï; F( q: c6 T$ {, o1 K4 D
í( T( D$ U6 M. ?' ]0 c
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( `; u; d3 H/ h+ T= =* ^1 [  M/ G6 e
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ù7 j; b3 ?+ v" u  u% c% f
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8 w/ N  V  O% h4 M! j0 C÷ ÷3 ^7 W6 Y7 ?! H; ~3 R* T6 r  Z
ø/ J- K& L( A! {; P
ö6 C+ ^1 Z7 c, S: Y
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4 m; D. Y$ O: v% c0 k=6 s  P3 |6 f# Z* v; Q
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8 S/ E4 k' T' w4 i  V# u+ [* zå å
5 W& n' c& @3 w+ B, ?å9 R7 k: d: H- `
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) _0 y% u; J) u8 i4 d* ^åå4 e8 t: o, k7 d# \7 r* C* {
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1 ~2 J  s1 a9 C* A=, j2 I  M& r' @' s1 e! a- L1 {6 k) U
=7 H4 _& B6 n' L1 P) }/ P
= =
. Z8 e! I  J5 w3 G  U( 1 1000 , 1 100 ). H4 A1 S, q1 b, L% v! H' E
3 0.95 *1000( }5 a5 V+ Q! s( J
3# v+ F1 a: J7 _5 [
0,1
# I2 N& x- h, @.
: x4 s! B, u: r" j3 P- G" Cmin6 N2 _: D- [- n( M. h2 x
1000
# m0 o6 L! {! D" \/ k# s8 [" x2 O* Q1% G% f( S2 l% {3 g
100! L( \. P* q2 j, h
14 q' A% s  j: y1 _# i( g2 [
1000
& S, @& c+ {2 u+ L6 m) Q1
' m" M; L8 M7 L. _100+ A2 e  U# C, v
1
1 c9 \& @! f0 G4 @0 N9 U2 J$ o1000* r; l3 c/ _: t8 n- `
10 }- t2 \, [8 O' I% d
100: X& C7 N' _  X
1
# I; f( g4 v) H" ~4 F' A4 K0 zi L j L# W/ S; I+ r0 H+ Y
C9 f- q8 t( m9 J' k2 W& @$ k6 S
C y
* z1 u0 m" V) k; m* xC
- N: n3 J2 Q6 p. c* \7 K+ P1 HC
/ b6 h9 C) [: a( ?s t
4 I- M  ~* x, aD C
( U$ j' O; c7 J/ P" ]. Wi j6 A, P5 a/ V5 E4 k/ }6 J4 n4 C
ij  X- P$ `6 X- j+ h. c. n
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. v9 R5 l9 S; E' R: _j" B- a. n3 b; F2 `
ij6 a. Z( s: _6 N( R2 `
ij& p+ H' [2 T1 M( ^
i j; w  f7 G: b% @0 x3 _8 M; M
ij ij
2 ], u+ g+ Y6 b& k, X+ M4.4.2 问题三的求解
" n; l9 l8 @& m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
- _( N  k) |1 W+ @如下假设:
& M" R5 G; ^7 y( z6 j5 ua,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
$ n) E% U/ {) U* o还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。) m1 E+ w7 f3 _) v0 ~( n
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% }! l* g5 v# \2 I. j
(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
4 V' m- M) |( z$ X&aring;=
# T: f! N3 D! E) x' H-
: p$ H: H! d" S- C6 x/ Y, c-4 `% x. K+ _9 o' Q; m$ ^' O
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$ U5 o% r1 z- p- K8 ^* h0 \i i9 S3 N, E* |5 a, ^
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! U; m8 s! n$ u7 y, e7 Rp k
9 l" q& o* n3 H! q* s1 11
$ v4 k7 Q( f# p( G- _; R- C11/ e, r" g0 @% y/ y: [
( ) ,
/ D! b  g) B2 Yc,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,
: q" O/ Z: s8 i9 C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" x- _8 d) V, W! V3 V% u; t
求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。
# o, u) l& f9 b7 @2 y" w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,6 ~3 g1 H- \* x# k
其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):# f- K8 e  k6 I! \- M2 G
表 5
2 J" g: W6 `5 y/ d5 tD001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
1 A4 {! ^4 |1 u2 |D011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35& q1 W& N" O/ `& t' r9 v* V
D021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35/ j" I3 `! K3 U: _4 e1 B
D031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 291 M  K, g4 W4 s2 g5 a0 k# `
0,1 变量9 ]6 G& q; ~7 v. ]) |
每位会员租 3 张DVD
3 p& f6 O/ L% w4 ~$ WDVD 数量的限制
& F- a' D; k. ^2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文/ B5 q* R. d9 p
7( O4 v( e& K+ {
D041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
% B, C4 o6 c8 C5 J4 _. MD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38
$ d* b. D# o2 KD061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36+ t" o' G0 N2 s9 m9 }; ]& j
D071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33
' b8 ^' f& h8 p: ~1 ~D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32( K! z( q) J4 Y% B
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
5 W/ Z: g3 i, |% b9 ?0 ^. ~; E总和 3086
  }* y4 K4 j6 T7 W; PY. u8 u, x6 l1 K* p$ b) Z9 p
N
% y2 C3 e# j; r* r: w6 oY; h( u5 D, q6 N6 [& J& I
N  \  y! `/ a& {  ~  ]7 }8 J
N
$ ^5 O8 o0 s: z9 UY
: N7 n  r6 t- `  |4 kY
5 I0 i( s. m" O' V/ rY! Z: N- d; J( r8 w
i<30?7 O) Q7 u7 g: }: v& B  `
i=i+1 第i 天3 z6 W# {& y# m1 G; d
j=j+1,
* u9 u( \! M8 M6 ~; H; N第 j 个会员  y6 U+ W# q/ J) s. R9 `
j<n?, q3 {# g! {6 ^
会 员 j 是否还
# b3 U9 ^- ~$ B' l+ C( r租到DVDd1,d2,d3,3 _- z( G5 p' z- ~% P# U) P8 B* k# D8 I
D(d1,d2,d3)减1
" y$ w6 C9 v3 Q6 {3 N计算 30 天中Di
# I& Q+ d% A  F) j( M! ^的减少最大( Q2 @: j0 k. w# x
结束
1 `) @0 j. |7 i; tN
  a. \4 e4 `0 r2 H, I, r* E7 ]" _将 1000 个人分类i=0,
4 ^, b8 D' g  @# f+ }( rD(1..100)=1000,
% s  s4 ~5 T" _1 }7 R  v+ Lj=0,n=1000- \- z8 y5 ^- Q7 g$ u1 w
还回 DVDd1,d2,d3,/ i" C6 J5 L' J7 L
D(d1,d2,d3)加17 E1 @. I! `( D# c, q7 W
会 员 j 是否租
7 l2 V% @: g/ `; I! F* C5 j9 K2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文) C3 i0 U& X& u# i2 z1 }
8
9 A- ]& c2 h% C( o; y; q图 1+ v9 n. B0 ]. B2 L5 j. u/ |# ~* g
4.5 问题四的分析
8 h3 s, r9 b1 u2 V% K我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:
1 ?! V( U( `4 w, ^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
$ W5 ?$ V. `/ ]* U. K- T情况?
, |! Z2 ]& g7 O* Y9 L假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5
) z* j, H* g$ P+ p对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。
8 a- r! ]; Y6 u. N* G* s' o5 N* 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:5 U5 a+ G' X6 }) M* T
X(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}
* x+ [( H. f4 v1 O6 Z={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}
+ V; W; o+ }, C6 @={x1,x2,x3,x4,x5}4 v6 j7 S$ f$ f/ N' E9 Q
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
* A& [% |; {5 j: h4 M; g% J(即1—AG0):& h+ d6 v- t3 E/ }& j! I) {4 z
&aring;=& j" e7 N, u! Q5 I  Q6 [3 @
=0 t  D; b/ d! c: h5 E' l# r
t
2 p0 U/ h; W" `- X4 a3 B$ \2 k% ?+ @m2 l2 ^2 z' f: ?! U8 U9 V
X t X m% h9 H: _# \0 v& Q; G, r
1* {4 c' g1 g# n3 T- @$ `8 x0 j* t( f
(1) ( ) (0 ) ( )6 A/ r- T1 r9 M
。得到生成数列X(1),如下:. |2 @- j6 ^4 d, K# q4 B
X(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}/ e, t" `0 T3 `; O% W: w1 ~
={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}
, T4 E. d  u7 X0 H8 V0 ]( C! i={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}
0 ^; I# R6 v: }- H/ `) Z构造数据矩阵 B 及数据向量YN% s" Y+ x: k/ S) o$ B
ú ú ú ú ú
9 [$ u* N; P- C1 X2 x&ucirc;  _" p* p/ p- C+ z
ù9 q1 Z) C6 u+ i: y7 ~4 G
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, y. p9 Q* L( Z. I9 `+ t' \&euml;7 A6 X. I( }' o; Z8 T  }
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$ L6 ?4 G% K% D5 B* ~- - +7 p$ G1 L0 M2 x8 |9 G; N
- +( m( _6 ]  o' i) \8 ^/ p
- +- D& p6 q5 ^' [, X5 [/ U) W
=4 ^8 p% w' q' Y# D- p$ Q
1/ 2( ( 1) ( )) 1' e8 e9 `9 _* e
1/ 2( (2) (3)) 1
& I8 G8 ]! U! I/ h1/ 2( (1) (2)) 1
6 }/ Y# y- Z* Z' v- Z% |(1) (1)
) D+ a* z' l3 ^( y1 V: [(1) (1)
4 ~$ R( t- L$ i% p" K1 {$ @4 a$ O# X( x(1) (1)8 ~, ]% ~4 e7 N/ k
X n X n" B+ S: m& e7 W3 |/ A
X X7 Z2 Q- y( S. Z4 R
X X0 N& ~2 y0 t9 b" k" }" V
B
% X. C' s+ k. i- M" z5 ]4 }' [, sM M
% }7 v) D6 \5 [YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T  d* f& p3 H: U. B1 Q
求模型参数a :
5 m  s# h# D9 b8 VN
# f: a. S# c+ Qa) = (a,b)T = (BT B) -1BTY$ e! V1 Z0 t0 a* `' W6 q
建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:
+ Q$ P- G2 P$ c( O$ ra) {# Y% J) |$ V" z3 E& o+ }/ B; ^
b
) R$ r7 E8 I9 J# K- le
/ G1 i  X, z! U2 I' r! qa
8 t. {* f$ {4 T9 j* H" A0 n! ub/ A4 D" B" U3 @1 ]& G
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )2 W9 R% z# C' h6 }; g% E5 J9 j
模型的改进:  R4 n! K& |. F* }- S3 C+ u( o6 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
0 G, n2 I" A1 P# Q3 E& K写成:
" X* n2 l; n% r4 G0 L- ^; E7 F# XX (1) (t +1) = Ae at + B: w9 `/ W' U; k: ~/ p8 _; m$ C
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
6 _4 l, \& k# O/ v4 G7 H矩阵G 及数据向量X(1):- L" N( z  h# r+ T; L/ |' C
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文9 z' ?( R8 D) q6 I' R
94 k1 V" _6 @  P, C
ú ú ú ú ú
% R. o/ x8 f) u! d4 Z&ucirc;# p  r. ^5 y* Z, n
ù
9 W% H! M2 E* |8 }; Oê ê ê ê ê
1 h- S7 P. a/ W&euml;
# c  f3 d. r8 R# i3 Z. eé  U" d. I2 |% n! W! H1 Z& X
=
$ k. \6 L6 d' e0 A- -+ b  {; n2 w; ^' K/ c' I$ N
-
" @6 ^! m0 w5 R( ~. R! E11 o* S' |9 s+ V0 |  a0 m
1! u  d$ z  j7 w
1  E: y% U6 E/ i
( 1)
6 ^- k! ~9 n( ?- V) B8 G1 A5 t+ q0
" \5 Y3 f/ G0 e3 r7 xe n3 g+ S1 Y+ c$ ]& a1 c( N$ o. w
e- h! P& f5 P9 r
e! J# O, u& v4 \$ r; t
G1 a5 R& G  j8 N- r- O
a
3 C1 K* E. c, w% K9 w2 J  Ha1 S3 |: N% F# X- ]! M% O! L
M M
8 j5 C% G) A9 O' k2 b, NY(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
  q5 R- @1 ~& Q, Z0 `/ C8 M求出参数 A 和B. p' _* T9 ]: \
(G G) 1G X (1)
0 C; A& F* K) h0 T3 [4 q2 t( YB4 k# G- P+ y2 N5 p2 J
A = T - T ÷ ÷+ s% h& e7 ^) Q1 p
&oslash;% v% |# ]7 s+ S9 ]0 b. q/ |
&ouml;
. w+ l& q! d, P& Z&ccedil; &ccedil;è
; o/ E  R4 x) W7 Q2 I: t5 J1 N&aelig;
5 \. z/ F# M5 m' B4 C/ h7 Y9 v求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B
; Z& Z* A% n' x3 h. U8 f则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -
3 T4 r+ b  ]  B$ A4 x; D  z4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系
, K. J1 V+ W/ G8 P" 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# P1 ^3 Q. X3 R0 x2 ]# Z
买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大  T2 k. Q5 X+ Y6 w5 V1 @
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:0 x, \8 ]+ i" i* k
W = f (e,m);) w4 t) i3 Y2 O, c0 a! e1 K& `
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
* x4 t" ?9 \) \" E% l6 @有关,设:( U/ L5 F+ m5 p& \( A: X: T
m = g(s, n)
* L7 M! C6 {& t5 {! e7 T# h: |假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi
$ U, Q+ B0 I! p9 q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, V8 r1 K5 d8 ?7 \  q
根据以上假设建立如下规划模型:3 ~- R+ `( u# P4 ^
&iuml; &iuml; &iuml;
4 f, X1 |- U1 A) Y- C&icirc;# h* B- Z$ ^, [6 y- N2 b8 M# I* i
&iuml; &iuml; &iuml;
6 K; H/ f! M6 a/ yí& ]) w0 N4 W1 g
ì  u# y  ^8 e- i5 }* P1 U0 [/ d
=
$ O9 h! i' @' j( \. F9 ?=
& I- S* i* b' a9 o" q=- `7 P/ h* M# _5 W- ]) e
= &acute; - &acute;" _- E$ u$ J9 H2 _
&aring;1 `# A$ B! q4 T* k' r0 r" x4 ]
&aring;
- ?' `; W. h/ Y$ L% c=
% P& e$ a4 e3 v: y! A+ \=
$ S1 v: h7 V8 Y* E- K8 cn/ j% @) x/ Y; |! v4 U2 e
i, I7 Y! G( y2 p. U% e  g) I
i/ d, A* A  x2 V% _
n
1 x2 \# o" \9 O: b1 h# o" q* U( R( Wi
; L( ^! w0 Q9 ]2 ^. ~i i
& W& n$ B; P( }5 r# i1 x( _s a# p* t' j. Q) k
m g s n+ o6 E: X7 ?3 L) l+ w+ R8 N
W f e m; M/ }1 \; y) |$ D0 N) o
s t. K5 G7 y& r3 z8 ?4 N8 M/ b; M
F W e a b( N& X$ [( b; @3 ~- x$ ?
1
  B3 M+ b: Z; V6 a3 c! g1: P5 S% ]; R( }1 B+ p% n4 a( ~
( , ); C8 E* K6 A3 z0 g6 g
( , )5 I8 T( `" o' j
. .
. F2 u3 t3 C5 Imax
9 s  C# }9 C: r$ V2 Y7 H六、模型的评价及推广  [# ?3 t2 Y: g% ?3 z6 H
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
8 D* _; v) V$ A# t0 c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 P4 J- y: {/ v' Q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
7 c1 r: O  d9 D, g# q2 C- G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
& L% j( F, _; {( v( F  {/ R/ B6 g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。9 ~( B+ t3 M+ P( m1 ?  p1 ~7 @
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文5 ?9 M0 a% \0 C2 d" @% I" Q( @
10& Z: [& f9 Q' F+ r' l8 B. u# V
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
0 p, f# K/ Y7 b+ r7 C8 ?' A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
% g8 N# }$ W) V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。
* V$ f$ R) \, {% ]5 L6 W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。
5 i( d* X& k  j, C. 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
& v: W* _7 j# D7 `3 A4 F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; P, t2 v; @# X, Y
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/ m6 g' D  g0 F$ ^: |
结果难以求得最优解。
: q( }, d. o. ?7 h) G! }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! _7 j% m: u. f- a( G. \1 m$ R* R- L
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
: J/ s9 Z6 i# K& ~+ w/ }1 O实际情况,但在精确性上还有待改进。7 O+ e* N) F6 H6 J8 {. t$ Z
[参考文献]:
1 |0 Y% Y8 F. \: s[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! v' y5 z% ?! t# p
[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- V# b& o; h* X: O6 G9 M
[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,6 ~$ Q- L9 ~% x( J9 F( K# l
第17卷第1期:72至74页,2003年3月
; A0 ~1 n  t! |1 r% Y1 b[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
. E: f& l# J' a4 A& X[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日5 x4 X5 p7 a, z. E
[附录]:
( A. X- f  j8 n, S( Q: [, O1、问题二程序:( M5 v9 A8 F2 t1 I4 U* F
运行软件:Lingo 8.0
1 U, \/ y$ p* L4 L运行环境:windows20005 k4 c# F( X. ^1 g
运行时间:24 秒; G+ M. J0 w, a- j$ ]! ?
model:
, E: U* t7 d) v* F& Usets:! B( E( u+ b) Y! b
cd/1..100/:dvd;
8 |% J9 x. y8 p( Kren/1..1000/:people;
  @5 I# L1 n! H6 _0 t- }2 G7 wlink(ren,cd):c,b;& N. _$ W( M: h  z- z. k( |
endsets" L7 l$ L) q5 V/ i5 ^
[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);, q+ k3 F; G9 J; `; p# f
!dvd总数的约束;7 i$ y; S% b$ F% a$ C, I- e/ `5 u
@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));; l8 I: {" ]9 K1 w4 R) V  W
!需求约束;
" v& M+ u0 l* L* {/ @* {, C" I7 x@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);5 l" L* v7 E) J* X' }* i
@for(linkbin(b));5 b6 @* x3 C& v- r7 O/ E1 s
data:9 n+ E0 z$ W* @7 {! d2 e- r
c= ;!输入偏爱度;
! X4 @, b7 `3 B  Fdvd= ;!输入现有的每张DVD张数;; N6 Q  K+ y7 D& W0 K  Q! H
enddate
. j( J/ w6 h  M( V9 [* Lend, d$ h0 Y6 X1 J; A2 {
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
2 n: w9 W5 X2 I+ ^11
9 I) j& @& t1 o' P0 k运行软件:Matlab 6.51 g, v" v; G4 t; b& K" G  C* `% |7 Z
运行环境:windows2000
- L/ p" S5 l# [! p, r, dding=[ ];%输入订单表, C. Z# v( \% b) A" R& o1 i7 e$ a
b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解3 W, M2 Q; ]# `. ?
k=1;+ i* i" e) c! q1 f7 L+ f
for i=1:1000% x 为分配DVD 方案表
) z; M1 j7 x# `# Mfor j=1:100
. f( X2 s+ u# N% L; Ixx(i,j)=b(k);8 n6 i5 L; g& E5 w, U
k=k+1;9 {9 z" t- m: \3 ]! p; s  @' y2 n$ R
end
5 @$ t+ v) X- X; Q! Xend, e, h. H$ h/ Q
for i=1:1000 %满意度
' I) i7 q( q9 m. @% K% Lfor j=1:1000 J; z0 U! H# B2 `9 T
if ding(i,j)>0 %ding 表示订单表
. G0 @6 D0 A/ {1 q, Pman(i,j)=11-ding(i,j);6 t4 e4 V* l$ f% H
end; a: _  x( x  e! X. m9 I7 }4 O5 Y
end
% I% {" s' K- x2 @5 v+ z9 dend1 H7 e! p* a5 j- _4 m' Q. T
tt=xx.*man;; N* j! v2 P& o( G. O: \* Q
ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值
" M- X7 ^4 B! Q! u6 S6 ~tt=xx.*ding;
" {) Y5 D8 K( J& m3 ntt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小; i/ O: m. O. U. o& Q3 W) r
for i=1:10001 Y% R7 ]: a2 u; r: |8 h
k=1;/ n; r4 A4 {$ V' W% `5 K! n; W
for j=1:100% o, |# c" ?; s$ e
if xx(i,j)==1
* h$ m; _4 ~' I& y" m( q4 cd(i,k)=j;%d 表示发放表
0 u' m2 _& e& Y5 p& s  Wk=k+1;/ V" s/ G, |- s% _7 {( }' ]
end
8 w, x) x  \- t' D! b8 Vend
: o: P2 G4 M7 I9 Nend
, G: `& j  B5 L, c& I1 Efor i=1:1000
. j: `  G& Q+ @9 N8 F9 P5 _& m7 jfor j=1:3
  a, r: g4 r- E+ ~/ S" L! xddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字
, v% K6 c/ D2 T! `: C6 m. W# i5 Xend
6 }8 y0 z1 p4 C1 B8 ~0 Jend/ b( S# Y/ i" R7 t
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数  v# v- h3 P7 K. p. F2 D
for i=1:10006 _/ ]) P; X1 Q* e$ N! `/ T
for j=1:100' J2 L* B  q3 s! U
if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)
* H# j& c7 u3 }  M. Y4 b, Zk=k+1;2 y( v/ u# O; B. E# l: b+ W
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文5 `; ?0 f0 q" `
12
% h3 ]9 {5 L) \6 Fend+ L1 k- R6 r% C9 @% Q' \
end
( D& C: Y/ {& Qend2 I" b9 _: H" a2 [" ]1 k/ t
k4 A. k  S! e! C! E1 A+ C& F
2、问题三程序
& `0 K. V* P, A0 u  r- ]: a运行软件:Matlab 6.59 _4 w4 P3 a- X( v! h, l# ^
运行环境:windows2000
. r2 ]! L; y- J+ U( Yc0=[ ]; %输入在线订单表6 O! |& M; Y. j/ K
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,
4 z4 e1 A: G+ w8 Folddvd=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,
$ T; y) \0 r. H) Wc1(j,7)表示借次数
5 v$ X4 [$ d" @5 ^4 ?3 s% L5 s; Tc1(:,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
: Z8 S5 b0 I# b! m
' Y+ I5 r, I# B/ n! G, u# C* ^! Ka=10;b=20;
. ]" O5 r9 B7 {+ @& [yt=olddvd;0 q" Y" u5 z4 [. Y: r7 |
for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟" v7 L# N$ r8 N8 Q) B
for(j=1:n)) p" k/ w0 H5 g. I7 A
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟
: k6 O2 t" G8 a( [( pif(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end) C- R1 v& z. ~
if(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end/ x" V/ y  |+ t5 I% D9 B
if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end
& q, K4 @5 q9 {0 d0 w% oc1(j,4)=0;- C% I: ], V1 {! G1 n
end
5 [+ l; o, V: l9 e  x' S7 |if(c1(j,4))continue;end %以下可以租) u  E1 P( |; _& R' L5 D( ]
if(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻( C4 i5 W# x# z( {
if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租
% G0 q; h9 b8 w2 P0 Rif(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到8 W9 o2 D6 s& L4 K3 e" F
c2=c0(j,;%以下开始租
5 F9 ?* w& b& cts=0;
. ~! J( L' K# u0 a%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
2 j$ o/ T: w6 h+ V* \( b$ }生成三个随机数; z  Q  G1 P) J* z6 q4 T
ct=0;' b5 [8 M- r( N' ?" F8 H
for s=1:100( c5 s! C6 f; r: \
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end
- R. d  U9 l  d& ]5 e* j- E* [end
: b  h; I! \; l4 g  utt=length(ts);. n/ p! f+ W* D6 M4 x( z, L
%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数
; k9 T# a9 k* `4 n/ K6 e( ^2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文% ^6 X2 h( H3 ^
13
1 R3 w& G) a5 [$ r9 z%ts=1:tt;
3 D5 o# |6 x+ nts=11-ts;
% m0 B7 t& I2 |% u%生成三个不同的随机数,按照概率) b( V* v( L5 E$ b2 u
tm=sum(ts(1:tt));
3 O- r) n' g1 Vt1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数& z- T& l; l+ R+ B
t0=0; ss=1;
) ~: {/ `$ s8 o9 C8 T9 uwhile t0<t1
3 n  ]/ q2 ~4 x3 F4 k; G& g9 Nt0=t0+ts(ss);
6 h: a1 A: }6 s: Oss=ss+1;/ y3 s$ Q& N- J* n
end
# q$ b% Y* a' L4 K5 B3 l& `8 V" css=ss-1;8 A( z* w' x) r. i4 T: C. B
sj(1)=ts(ss);
' u/ n4 V2 [* `. @% n%生成第二个随机数
" r* Y4 |/ s  ]* P7 d7 Y. t. nfor r=ss+1:tt%删除# n" z6 J7 A' [: q8 G; W" _+ b  P
ts(r-1)=ts(r);
2 l2 p+ f. C4 f/ d7 d/ send
- Y  F! |, @. m  e% J" n! z" ~tt=tt-1;
3 f/ w' _3 [3 ytm=sum(ts(1:tt));
8 Z; W  `5 g' S  h% r5 S/ p3 U  z$ _' Kt1=unidrnd(tm);
2 B. v1 N% f0 m$ Rt0=0; ss=1;* Q  G2 T% @+ v% n
while t0<t1* b; ]' r* d$ ?# y) H' e
t0=t0+ts(ss);
4 ~: d- E3 f: T2 F0 \9 e1 {! K  mss=ss+1;0 m$ w+ p6 k( j9 s
end$ O; B- o0 j- o( `; r! P4 ?9 w
ss=ss-1;, X) }+ |8 {5 T" M, N- d$ U) Z9 U
sj(2)=ts(ss);' Q8 b) Z3 i( D1 Q" K; }/ T
for r=ss+1:tt%删除" v# N6 A" t) k  }! w7 N, @
ts(r-1)=ts(r);
' v% y- @9 x# v4 g8 h; Tend1 p0 u+ I/ P) V4 t9 a$ o6 _: X; M
tt=tt-1;2 V% H& W0 Z, t! c3 F1 N
tm=sum(ts(1:tt));
& Q7 R0 T/ j- `# m/ `t1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数+ \+ F1 }; Z/ n: X& t. d
t0=0; ss=1;  `& ~8 i1 M+ y  O- v
while t0<t1
2 h. s: G7 [7 m2 J! l2 E! Yt0=t0+ts(ss);) F) |" |) e1 K, m5 ~
ss=ss+1;
' k( v4 o2 B4 p% oend: _- E7 o& D$ P' L
ss=ss-1;2 \1 G& g& x: O
sj(3)=ts(ss);
  W( S" \$ A( S' Y  l9 T%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$ Q  l+ O& M3 M" v4 |. ^' y: N
for s=1:3
$ L6 L- T; z& D1 N: b4 Cj1(s)=find(c2==11-sj(s));
1 `5 b* k' ^) |c1(j,s)=j1(s);9 L" G( s& G. G) c1 m7 q0 |
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文* ]+ G/ s5 W+ k. e. D
14: k) m. Q  R3 J( Q4 T* q$ _# H, K
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;
7 C: l$ J" M3 l' G6 Z; {c0(j,j1(s))=0;, y* G- O/ m. Y
end. b8 L4 \, I6 f2 }
c1(j,4)=i;
! [3 B/ R! Z: k6 R* g* I* |+ zc1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));
: N! Q2 P7 j) Y* w' P% t4 \7 xc1(j,7)=c1(j,7)+1;* R) d* {! R8 {) p
end
# \& T1 h) P1 B4 Wmindvd(i,:)=olddvd;. i* i5 i0 {' K" g7 p7 A# f% v5 k
end8 }4 R2 c- i9 a! N) l+ F
mindvd1=1000-min(mindvd);
2 t/ C. E( I2 j0 L7 usum(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
# A4 a/ s, y/ |( m. t
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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