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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
' o! E# p0 N. |& U1) _; ?( o+ l0 i* G. x4 i! i% [7 t$ W- V& r
DVD 在线租赁的研究1 J* N# G. ]* L0 N, d6 j1 x: T
尹作龙,姚明,金伟
/ y$ Q( u1 ?. R/ v9 o8 h指导教师 汪晓银; M2 E# g( |6 ?, G2 {" P) b
[摘要]:6 H/ f7 I9 I5 [% ^! I0 |
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+ o( P5 f0 D( L* Z% `
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1 W6 s/ b8 R/ C7 {- b1 v
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& ?$ }$ F* y) X' f
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
" z4 h# J  |# G) W( A+ L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' J) s5 i' q. Z! F. z* X
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
1 c9 w$ }) w- u8 X- d6 M' u- w0 y1 U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' d* }* @' k
下。" l, e7 M; z+ R0 A4 d' i
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5, D0 ^$ _/ z& e% }; X8 {- Q
一个月内至少 50%3 i* q, H6 h, K- G
看到的最少张数* B* ^8 u& {8 v8 ^$ G
4000 2000 1000 500 200
6 c- B( h6 K7 v$ r: x/ R; s' s三个月内至少 95%: c! G3 s# H% q
看到的最少张数. ?* M+ U# f; y& R0 A+ J% I2 o
2534 1267 634 317 127
/ c7 q- d5 W+ n: s% N3 P, B. b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) L0 K; ]7 f0 i0 D- Y: s5 S
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- \6 X5 U; M0 ]. h# B/ ~
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, C, f" `: L0 @+ W
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
& I  t2 C9 f- m7 n, E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, \* v9 B) U- l6 f; A  V
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
3 C) ~' B+ }" A( S  m/ C预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。1 K* X" _& [  z& c8 k: I# A
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,' L6 v3 i/ Z& I0 O
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 V' i/ _' @/ l- @+ d; {1 \
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
4 F0 Y0 b9 H' s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: b5 n% [% X* r, x' s/ z: P3 c
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
' a" p4 ^8 l6 @+ }. Y- Y4 Q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
2 U1 R) d) X$ A规划有重要参考价值。然后从网站的赢利角度出发,建立了一个以赢利函数为目标的线
1 e# }* z3 H% i& @6 t  Z6 _性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。
. J* T% O5 {& d) @, 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
* {7 t0 k( J7 q$ K/ {% 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# g' d% y2 O+ W/ s
心算法速度快,但得到的解难以达到最优。
9 M6 F1 n4 N3 C( 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' Y1 B7 P% S$ Z3 G6 e
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文% V# L1 i) j8 _3 p, N* |1 f
25 T: x6 r4 [2 q/ {5 J
一、问题的重述
1 ~& l; B5 s0 ^7 P0 y/ ?2 Q; f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+ ^; E+ G. s) _9 J% z
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! Y, x+ }) d6 e9 b7 h
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。% |2 ?7 f8 A; m0 y0 r" p9 Q1 c5 d
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5 A# J: j/ T1 J5 F) X8 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
$ ]6 k& \$ N0 y- R  d, A# y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:8 O, i  ?. r; Q% U" r- |, 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# ]& a9 Y8 T2 R# D& D# P
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
! B  f9 S( r! q7 ]: j40%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+ _0 ?6 U9 p6 h0 d9 l! Q: P# o: o
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9 t7 P8 m( U, o# t! q1 X
果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?; u* o. m) K3 i& 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
& E: g% M- A1 U* p- K; ]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
0 S& L" d: N0 {3 u0 |6 {/ m出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。
/ G2 r  D2 D/ Z& x0 Z(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
) s& o/ t0 t+ V) w, @& R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& z; C! w6 |) {$ \' s$ e7 O
月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
! z: Z: Y0 O4 s7 e(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
! d/ N$ r9 f  ~( g/ U* d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。/ t( K0 X' G) m% b
二、问题的假设' v$ M* q% O) {& P) H
1、假设所有的DVD 都不能拷贝5 r9 l9 X, I) p5 x3 p
2、假设调查资料具有一定代表性
5 W8 i: F. J6 b6 A- ~0 y3、假设所有会员自觉遵守会员规定# R* E- w+ d1 r0 g7 M# T
4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计' I- [9 I- q' U) C# A+ {  Z
5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关3 c. M+ ~) B% B, z& F
三、符号的说明2 y. s1 V: R1 d5 P6 Q5 f" _, A
符号 符号说明
  R& n) E  \; ?& F, [4 |V 该网站拥有的总会员数
' s4 w% c$ U! S6 b  F$ P/ [' [Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况' ^2 {1 k/ X% q3 ]
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度% \! E+ Y) x' R/ g% N5 |# ~+ g
yi 第 i 张DVD 的现有量; q* M; {; [! s0 c
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数: I5 E+ |8 H& E% z
Pi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比
1 S. G; Y$ d0 g$ U/ X2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
/ f4 ]& B. c( y; V4 o) `8 C3
8 G/ `4 o, A" b# y+ G' E6 DR 为满足会员要求的百分比数* r; @: r: o- ~9 z% k7 [
U 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高8 U7 Q/ g! G3 k$ R
四、问题的分析及模型的建立及求解& A8 z0 q0 {1 G+ E; v5 u
4.1 问题的背景资料
" B5 ]: z2 x' n: }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, f9 R& W. r, n1 C
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
0 }8 H. B% r1 ?7 p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9 g5 K+ Y2 _, J; ~/ i1 ?
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
% ?" Z0 ~- j' L) S0 N+ V' [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/ X3 i; O6 x! q4 m( x: P5 f
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," H: e6 a2 B( w0 Q3 g, `
既省时又省力。9 z2 A' ~7 z) X
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
* P* u/ ^& N; ~8 c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
- \; c$ k0 \. ~. ~  N9 N了676.5%[5]。3 {8 p' R2 g2 y" U7 Q' ^  L8 r
4.2 问题一的求解8 O2 _0 X/ p2 q* C
4.2.1 问题一模型的建立与求解7 q  U. ]) T- ~1 ?( ]% I
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
& G# _& a. g2 y) C! x& _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
  v' t/ u! }% c$ [从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。
7 l5 k) @/ ~9 c% V! }& s) N8 }# i3 c由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1
. @6 U! _8 K5 p% g* t# M1 }表 1' a' c9 X$ T0 R9 B$ ^. _2 Y
类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数
0 @7 |3 k+ k: L9 D- tA 类两次 60% 60000; Y% v0 B! f. {: b
B 类一次 40% 40000
' g: Z1 ?4 Y- \; o2 H考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:
, y) G1 V* W" @- m: YA 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;
2 l- V3 z  C* [2 \% _9 H* bB 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;
$ }  `5 @! o/ P根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:
3 v6 {3 ]; J9 V" i, b9
3 ^) @9 p8 Y2 Z  t% l, f$ L2
" g# z2 A! T% l15 3' L: s4 F: ?6 e
1 =  j, v5 k% B) E3 `, M
+
) k+ \0 E8 h! ?7 a+ PEX = 16.5& }6 F/ r4 \# y
25 n9 m  I' {2 v. y
30 3
) g* V) B" k, V# q2 ^4 N2 =
% l+ T0 O( h2 J$ O! p$ W+
. H% x2 L0 p9 h' ?. L; aEX =- W! J4 p& w) n  ~" 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* n4 j) P' n. T" v1 U6 @( i" D9 j
DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,# D5 v1 z- r4 S. H* [
那么:- f/ y2 v! |9 K$ c# r  v2 ^: y
在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;# z# m% P$ q; c
在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)
& o2 r% \5 B) W9 v" N/ u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
6 c% B3 f2 F. Q4 e, m9 jDVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):# C7 ^: b( Z& Z+ I1 l, r% x- D
表 2
9 \3 p3 H0 K4 j3 Y& w2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文. e# W- [& b2 A
4
% ]9 M9 J: H3 {9 p9 t2 j# \; H5 GDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD51 S5 I: e/ g, o' T' z9 T% y& H0 n( A
经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%5 `2 _# X  s9 B2 d  ]' Q  q" l" v
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。
5 h& k2 x; \2 Z8 I9 d2 L4 \6 G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 H) K1 _1 a) d* G0 l' n: \1 T' M员数)。
9 l% [: R8 y; F+ R6 U7 J那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)% H; ~5 H7 a) x5 ^6 k7 K& z
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;# ], @7 y" G. C/ v
求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):' Q0 D8 z* h/ K8 m0 }. T& C
表 3$ i' t8 s, z  w" R% ?: g; M
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5" z! O* P/ \6 u) s+ `
一个月内至少 50%
- [+ u6 N% j4 d1 m2 n7 ^看到的最少张数: a: k& M: g, {3 t! w; b
4000 2000 1000 500 200
1 a2 t+ V6 z( m0 Y% y三个月内至少 95%
' D) F- ?  _3 s! [看到的最少张数2534 1267 634 317 127. j( P' ?- s7 T0 `6 K7 E% m
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
/ @" v+ N! `+ d; L$ l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
9 |! R' P3 s5 `( S& J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
2 b8 F6 U3 X/ ]' r( d5 ?6 @6 J最少张数为2000 张(小于4000 张)。
( C* O& r2 e2 c6 B6 o* s8 s* b4.3 问题二模型的建立与求解
- E- [! Z8 o' q* w4 `4.3.1 问题二的分析% L1 |! k  N5 _1 J/ j
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; ?( h  }, s8 ~/ E' G
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2 g- `( z, q) ~2 V
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0 X/ c, x* N$ J1 o
员对DVD 的偏爱度为:- _6 S5 {7 z7 d
ïî
8 Y9 X; \6 w2 I$ x4 ~ïí ì- |  n1 \8 Z4 h
¹
: E# ?5 b/ a  @; {# W, M=
+ j4 o3 _% M1 R2 ?( L6 A=) k+ L7 ~( ?7 W8 ?& V/ y2 Q
, 0- e/ T4 P  E) n3 d& n) I
11, 0  K5 V! `, M4 D0 Y9 N! r) L
ij ij2 G4 W: C& i- E
ij
" A' K  G4 B4 J' S0 A- uij D D
; B& s+ \" X2 w& JD2 ^  S7 h# ?7 J
DL' l# z. X6 C2 ?+ ^5 \: V' ?( l
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) u0 Y" A% j  x" z( R2 m
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& Y0 W7 k# ^4 P: ^7 ^9 ]+ w0 v
第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。
. x8 ~& I. o" R) K4.3.2 问题二模型的建立' N8 `. O1 ], C( p1 H5 f+ p
会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå
7 w+ R8 O9 f# S% M" {- |= =# B* k3 x, R1 g' E+ N/ h# A8 [, B9 H7 n
´9 n2 {3 f# W% [
1000$ W8 L& \: {0 J# P+ Z/ C6 F3 Z/ h
1
* Z% v, `! o, _6 V+ b0 e100
  ^; k* c7 I* @; Z6 t1 x1* j1 m1 i4 b; W) @* U  N' F6 ]* z& A
min
% I1 A, C8 v% r$ c0 ?i j2 C, j2 Q! U& b# h$ @+ g, i
ij ij DL C5 B% U3 F& v( \! |9 g& D1 i
0- 1 规划模型的约束条件为:% I9 d1 P7 ]: L& W
1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;, T# E( t7 _6 k. q% L
2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
" m/ _% |/ e5 P5 H' ^$ Z; _% y5 F由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:
1 u$ C7 P& Q7 Q8 r  \2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文$ ~/ `! N2 O9 [! j
5/ v; O# ]* G. K: I) P# P6 l) K
ï ï ï ï6 Q8 h0 Q, g$ |! H0 W7 Z$ k
î$ i, _. O: w5 A; \, |
ï ï ï ï
; x6 Y, y8 j" i/ ~í- z5 }6 R8 U* U1 }/ d! I* k$ O* S
ì) D* G: j1 ^) B7 z& J! e$ P* \8 j
= =9 I7 Q6 ^1 {0 I
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* v, {$ Z' B. U9 x5 h/ i1 U=. A& R5 N# X3 S9 Z
=) ]* S- \" e. E1 R* Q" {& f! s, n
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å' O3 A5 ^5 _9 f; f1 P
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, e  k! w2 ~! o2 k: D, s7 Dåå
# I" {+ [+ ]1 D- O5 c* j' L=: b: j6 P& y) K5 U! C3 C; v
=
. C- ?  P/ ^0 q, C6 D= =
7 v+ x$ t  L5 e) z( 1 1000, 1 100)
: ^) p5 u: K! r3
6 s' z7 B1 G& ^9 R0,17 K6 D# s8 J+ T
. .+ o' ]' S8 U+ n+ W+ k% X# Q) [
min5 G2 b6 H2 B# |9 X+ d
1000
+ x8 H1 c  G, a1
0 x+ u! @# x4 L: @5 }100+ S5 D2 M) e. i( v- Q! u
1
3 B; T6 U& g: @+ p7 C1000
; E+ f5 h& E" P$ G* I; U+ q9 g1! r5 t, b! b$ M# @$ m* e2 U
100
9 _  K+ f: |( J3 K4 B- `12 p# U& e; G: ?+ ?7 N: P8 E
i L j L
' |6 I8 ~# F0 K+ b1 A: JC y
+ x+ i$ q8 G: H. e$ ~C
! ?0 x& `2 k- b, j, U% TC
; }; M. t) j' `9 q! zs t" B3 R1 o4 `+ ?% U! E6 z: f
DL C2 v8 B* g3 x6 c# z$ |
i
+ n3 Y  G9 Z) Gij j8 H; v3 E3 S  r) n  _
j* G# m, N3 L2 q7 D0 r
ij
8 g0 m% L; J' J0 B0 }  D3 C. D0 Dij/ m% m( P6 b+ [7 ~" l+ W
i j
" Z8 l. U5 P4 C; C1 tij ij& V. X# _4 S! U
4.3.3 问题二的求解9 h: j) W$ x9 C* M, o- t; V, ?' C
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 S% y  K- [& KCi,j 求得总偏爱度为åå% S( k  b- Y9 w( U2 G9 ?& p5 @/ _
= =+ g( @' I( ^. S7 w: U: d; }
= ´
* L& H2 Z. }9 Z" X: d1000
; M/ a$ k3 R0 C5 V' {5 l% j18 s5 X$ P, s) j
1006 P$ {; h/ c" ]: }. Y( `
i j 1& _# o6 D2 |" |
ij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求3 `3 T5 w+ s6 a" D) `& H
预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:, _5 N* F3 T: L% x+ a
表 4# i# n- `  p9 ]6 p
会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C00103 d6 r6 z) h  r4 L$ J
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)4 n% @: q$ Z: r: ?$ A
2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)! |5 y) A! n( A: x/ Q
分配
1 d& N* b4 D4 `2 m1 ]DVD 的
) x, @4 U5 w+ t1 A( H种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)$ _5 m  R% p+ k/ x8 L# a
会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020, i( q3 J5 ]$ C2 ?8 {2 b4 X3 ?
1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)3 z5 R2 `' D% f- B, L1 a2 O
2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)
; {+ A" E0 w" y- i: V  A分配/ U& F1 V3 ?% q8 J" v4 w/ ]# j7 m
DVD 的
/ B+ b. }) a, ~/ T6 l0 p2 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)
3 C/ Q  a& P  \: U6 ?0 F- C会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030
$ `. [* t. O. z( q1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2), z# ^5 Q1 v" l% H0 b0 x
2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)
+ a+ z3 T3 j* o分配
6 V- X8 s0 a0 B) a" o3 g/ O; |- z- @DVD 的
: C; h( ]6 f* q% u* A2 F) d种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)( P- Y6 g$ B# B7 z/ ^+ n5 P
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。
* a5 F, `+ W) U( h& H为使会员得到自己没有预定的 DVD 总数最少,可以将DLij 中为11 的数增大变为
- P+ r2 Q2 v$ y& A1000,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
" J  O! r/ j6 H, R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。5 Y$ `3 ~( j' X7 S
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/ D% u6 `/ x6 J4 n
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,
- o( u, o1 u3 C/ r: \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
# m! ]3 j+ U, B4 `$ v6 c1 n% m' Q3 y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 E( j5 o: k
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4 M5 F7 n# S4 B2 I* G4 e
了没有订这8 张DVD 的会员。* u, Q  q1 p  T, I$ @9 L
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- H) |) t6 v( u- 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)1 n; Q2 E: C' l/ y
4.4 问题三模型的建立与求解
% G' I+ G3 D# V+ u( |( A0,1 变量& g$ ^& o+ l0 S0 j1 `# n
每位会员租 3 张DVD9 g6 {& h  v7 g( D2 X4 Z8 V
DVD 现有数量的限制  e  P2 s% w/ P( X6 n' ?
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文% ~4 ^* j" X& \6 }1 [/ ]/ }
6
9 V0 O( a* t+ B: P7 B4.4.1 问题三的分析及模型的建立4 ?. g* y9 A# D7 `' x
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
( E% M# u, L/ ]' n( N' n会员的满意程度达到最大。
" _; ^/ a; U$ a2 T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2 \  I8 z' N3 i' f* a
记pi 为 1,否则记pi 为 0。# u; A4 P. k7 D: t8 J
ú úû3 S# q/ k- `+ V- c! l9 j( j
ù
/ t; [5 u# F+ c( _ê êë
8 |' I2 ^4 k: l% H! R( ké1 }- X" E1 T. a8 i! }
÷ ÷ø
# z& i& o/ M* u8 O% Kö
! e" o" Y  D) T3 qç çè: s( T/ |7 o- g
æ: Z- V: L- M( k; B6 b0 B
= å2 K. {/ a* A9 p5 m! H) P$ _. i3 P$ k
=( I1 T; f3 n9 H# h" L6 ^
3: X) z* e6 n% A- d; H& q! F
100
& ~( i+ ?. ?0 ]8 Z) {j 1  ^, |) k- D. }8 k3 v
i ij p C (注: []为向下取整)
  y( b& I# z9 E1 E要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000
# Q/ W, u4 S1 S9 ~1000! q- H' C3 ?$ ~; J, V9 a
1
) O! @7 j: ~5 Z3 O, _  D0 N3 Q# u1 E´ = å% O3 r9 `) ~! B# c+ X
= i7 {7 N5 B1 M. b- X5 j
pi
, r4 O, L$ c) ?根据问题二以及这里分可以建立以下模型:
7 O  I3 v0 h7 r4 C- x4 T, m$ Vï ï ï ï ï ï) r5 C& z$ u- ?! e- j8 t4 S- A& S2 A
î9 J3 y0 \9 \) D3 z$ L- U7 `
ïï ï ï ï ï0 |3 R. n* M7 f, |
í
! v9 ^, ]8 w0 W5 F; nì/ }7 z! c9 W) J! p1 F" P- Q3 [
= =
6 h5 j6 x* ?: w7 d1 d5 m. {/ t=, t2 N4 Z! L+ o$ O; X
ú úû
% [' k3 j2 ]6 ^7 y# Où' D: }& A0 B9 p- g; Y% H
ê êë
4 U. |5 j% E, J3 [7 }é! H2 x1 \; M  E% k6 k
÷ ÷% {0 N/ f" n0 o6 U2 l
ø% U* z/ _3 N! Q2 z" u* C
ö3 q* Q" t- v6 ~- @6 b! q: Z
ç ç/ w8 p+ ]5 k' Z7 k* a- t+ K% M( I
è
3 x$ ?4 u) n* c' p! |æ
- J: J) A& [; {4 u- X. @$ Z£. K7 r1 P" [* w% }; o- P
=; a1 T- w% e- B4 O1 ^5 w& M$ ]
=
3 j  d: D! y% X9 B' d' i4 y´
. J4 {# T! v. s- `; Då å, _, T! c# ?/ c1 n  g* A# y8 d- t  O
å) F- ^" b5 s8 Y. n, J, p
å# f1 z& |" P+ U1 f) l0 F/ @  T
åå
% O  P" a. B. g, S= =: q: B) X& \+ f
=0 p6 f% H5 A$ W5 B" }$ e# C& y
=; ]  |: ?1 \' t5 G9 H4 b, y: u
= =$ n3 s0 l4 B. ]8 ]- ~$ [! U
( 1 1000 , 1 100 )
. w9 s+ A) ^; ]- o9 \5 u& w3 0.95 *1000( M2 e9 c2 Y( B& A2 z
3
- l9 ~% V  \7 J, t1 V0,1
$ n: [+ z0 _8 q$ z. s.2 d1 g' q2 @! i: b" \
min& |; U) d' ~: [5 Y) g
1000
8 K# y2 s8 R1 B; a- f4 o1" @$ h, L% l, W. H8 ?3 O& _- q& @
100
2 t% f1 u( e! ^: G% F, e17 K% D; ]8 j" v
1000
. i& A( c) t) z- C1
7 z+ k' x. f: c5 t# w  {100* M! x6 b# W3 Y/ {/ ^1 S; r$ U
1" D6 |& }7 }6 `# Q' d6 V) Y8 y: A
1000
% |# |' U7 l9 M# F( T1
( R# Q. M/ X+ e9 V: a100
% S4 V* b7 D! H/ H. @11 m3 a& C8 h3 j# I
i L j L
: d0 D) A; N: I2 ?' fC
! c; z, a8 l; c) Z# D6 N" EC y9 u( x. S+ H! h  u
C" x9 l: b6 t/ ]; |- V9 L1 b
C' ]  o' a; P/ w* E  T2 L; S1 P9 j
s t
2 y/ g3 s7 `* O) }! n8 ED C
2 O& b# I; X, w- g8 }# x  b9 si j7 `( r9 @2 w- i# ^. X  i3 A: Z
ij
! `+ Y, }! J9 g, C3 t( \i; T$ t: G9 ^+ N2 q
ij j
7 H- D+ P" T. ?j; b: ~8 g' O' a* r7 ^
ij$ _# ?. P; T2 C3 p$ @
ij: S) p% X  U4 T' _
i j
2 X( l1 B5 N7 |1 o; ]1 mij ij: z5 T; n6 q% e2 G4 f3 s+ c6 X( x
4.4.2 问题三的求解1 `% M! ~9 K  {* z+ k1 u) 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6 S: o9 p. P4 q9 l% ?2 V; l- C! f( F
如下假设:
" F; S# a" V! l4 xa,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
  R" J+ X' W6 l1 d4 u- I还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。! S- k) L6 W; c* S2 U
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& k7 j: ~% v6 o/ I% x# I6 K$ U$ `
(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
. g* n, j( P* M, U" K; Q&aring;=
, {& p9 t9 y5 k$ ]3 Y% @0 Q6 V-
6 M4 x- ^  Y* X! \) ^* a% I/ E-
6 O: R0 g: L8 L! ]9 \" _=
0 h# {) b/ U& v, n" A7 N2 k/ o7 e( kn
; O2 ^' w3 U# ]# c" _; n: [i i
5 o2 v. Z3 n* I& y; ik
4 H3 v5 F1 ^' W; Lp k3 X( r$ Q/ @9 g% V! W
1 11
+ O& K* x' M" e9 k! k/ _11
+ U8 ?$ V. r8 {! [9 p" q( ) ,& C9 }3 o2 u+ x; ]9 }  O- ^
c,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,
; d) ^; ]9 M0 g# y% y9 H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
+ ]0 Z' z& P  f  T求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。* [- H/ D* e, ~
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,( p) d9 e  b) `: ^3 Z
其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):
% B9 j0 @& e" E. h表 5
  Y' F) A: o5 B' z7 MD001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
( P6 f" ~" r( eD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
% n0 c6 J: X; [1 o2 _D021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35
4 Y/ d( t7 U! k* @' `+ gD031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29
" [( B( w- n4 x" c! ^2 w; c. B0,1 变量# L& I* W$ Q% Q& l
每位会员租 3 张DVD/ X+ ]/ u* `/ g9 e4 E4 @( E8 g
DVD 数量的限制- U' S6 y" K$ d, y
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文  m! t  `) l- A$ }8 j
7
! Z! K8 e: u) Y0 f1 M) X( ]: ]D041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 306 t; s, Y  o0 R+ h/ ~
D051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38
4 e; a- P0 |9 l; w1 rD061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36
2 u! |: i3 l0 J+ t+ }! SD071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33
+ p; `" j5 ^# r3 L# g4 AD081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32
! y% V# {; P8 W8 L% o) zD091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
# M; X+ G, J' H4 ]  R总和 3086
; t; X0 O+ u+ m! P& {: \Y  l8 [, ?9 x1 Y% s7 n, ]
N2 N/ u! @: b! u/ }# q* J
Y
8 z8 T9 i- M# Y/ B' q7 gN- ]* \% |- m" k: C  A
N
0 b  G1 p4 u( T( k) N" xY
8 A/ F. c% i( M- V- `! O" _Y
0 ?7 S8 X, {( h; M. v. SY& V7 U# `. A, h
i<30?
) H  ^9 b+ C$ e2 `' hi=i+1 第i 天
# G+ j8 \( Z' Gj=j+1,) F* h: v# N  ?4 }6 n. Z6 ^
第 j 个会员
  \% j, u* A1 g$ b& j) S" e1 O  @+ Cj<n?
2 n* J  y0 Z/ S0 m& f8 y3 w6 N) o会 员 j 是否还' k! C) I$ D. y% p+ T
租到DVDd1,d2,d3,' j, I8 K8 C+ s% t) L: _
D(d1,d2,d3)减1
3 @1 R5 V, V7 W+ C: G计算 30 天中Di
& c; N1 t3 ~  I9 i+ Y, P$ _的减少最大
: J' L0 @1 `/ k1 }( I1 \" ]1 K结束& z3 P& A+ `  t- J& t, K
N% W: g& k7 T5 H4 {5 I5 U
将 1000 个人分类i=0,
' e) d6 {8 j# J: \D(1..100)=1000,
  `2 \" P7 b( m1 L# w4 [j=0,n=1000) \: U0 h2 [. {  z& G+ n7 W! N6 f
还回 DVDd1,d2,d3,
4 w4 O; X" e8 Y; r; x. T/ VD(d1,d2,d3)加1' J, C& ^: V& e$ O& u$ j) e" }
会 员 j 是否租
: @( C0 a) v* H# F% q5 h2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文4 L8 C, H  v- S! N$ h( `8 s
8
+ a; ]2 ?( j) H8 I图 1
) G; a! @: @- k8 C5 {4.5 问题四的分析
: l7 W# k4 X  r6 ^9 h: r9 M# w我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:
3 n0 L2 U. t. `, l) c4.5.1 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
6 U' [, y7 s+ ~0 h% V. W! N5 N情况?% L+ O9 ^+ ?% ~' z! G; @; n% g
假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5
. \+ j$ g4 j$ K对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。
/ B% E7 u$ b2 ], ?1 w( N以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:
% G9 H4 j6 w( C# EX(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}; \2 f. W/ H8 g3 f* A
={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}
/ s9 C! b+ n/ `7 n' O- `={x1,x2,x3,x4,x5}2 ?" X* c$ v# N
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' X5 H1 R2 U  B. e! R! _0 v
(即1—AG0):
' E; K. z( L8 u5 _&aring;=
2 r  m5 e+ a2 f# I5 ]& o=9 _: W8 [0 P+ E; C7 ]
t$ p& \% `- W) q" C2 z( J
m; H( ?: L9 S: ]/ y
X t X m
1 W& ?$ w$ m- p2 Z3 T/ g10 U. c8 r, L  |5 G+ p+ l4 N
(1) ( ) (0 ) ( )
4 R( c3 i% L$ f- A。得到生成数列X(1),如下:
  T- F& b) ^7 b$ i8 sX(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}8 z6 H& ^) ^- J/ e4 |% ^
={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}
6 G$ s. j' p6 d4 ^={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}. s. m0 w* i* l8 z9 a
构造数据矩阵 B 及数据向量YN& C& N- {! [, L- l6 F
ú ú ú ú ú9 F9 G/ Z& b7 J/ d$ x: {$ w
&ucirc;, d: u4 s. e- p- z* e
ù" B+ ]4 C9 c- ^* }, f
ê ê ê ê ê* y. y: v0 J5 J) {5 K
&euml;! S. ~% f( ]& l  K( E7 G
é
4 _' x% |( a  Z9 s1 A! Z- - +
4 n) q: k, A4 w! q3 U- +% h" d# G' {6 X; V/ j9 X+ \, P
- +
' E! N6 A. I& x. o. h, o=( \( o4 u' H  {" p6 |
1/ 2( ( 1) ( )) 1
0 ^! _0 f2 n! n  I" o$ b+ A1/ 2( (2) (3)) 1
8 l5 D! d' E; r% z5 z5 S1/ 2( (1) (2)) 1
8 ^, P' l' o4 f7 i9 m: [% W(1) (1)9 y$ j6 x7 e0 `  |, |
(1) (1)3 Q/ x$ d$ R! P( c
(1) (1)- I# Z' g* B4 {% g8 j* ]4 T
X n X n" R  \4 G- x+ U& |" e7 ]" U
X X
5 {/ L" F# T+ {& V$ m: k' m4 O- MX X  C, p7 Q# @- _' D! N( q
B
0 D; \% b9 N  s0 X# r9 UM M% R% y- j2 U# u8 ?  T' Q
YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T
& J3 a8 h6 G8 M! }求模型参数a :
: c, K8 P2 X( n, n5 aN. D6 K: ~- j. p0 ]3 ~& A
a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY" Y$ {4 Y* v% m; @- Q8 {6 q
建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:  ]' E& J+ U. \) ?' z- q  o; c
a
7 [# L1 ]& C/ m' Vb
) m2 D, U/ b+ K- de$ @  j; t, u2 C, O
a
% u, M* ^" H' S1 ?6 a  Lb( a, |5 M2 X' Z/ b+ L. r
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )
! h& g( w# k3 j: K模型的改进:
' x( i# ?1 @1 e$ r4 v! P4 C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
% f4 k1 K. c# @写成:
; m4 a. {. b, a, Z4 u9 XX (1) (t +1) = Ae at + B
. I5 Q# ]/ j; H3 N* h1 _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
+ J, d' K4 f7 z7 u7 v矩阵G 及数据向量X(1):. s& c1 I, @( d, x
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
# R- ]" _7 B+ P0 O# Z9, r' W) Z2 v+ v7 C8 o6 z/ x
ú ú ú ú ú
2 v3 l3 N/ q% `8 F&ucirc;" @7 c6 r" O4 Q3 o3 |, O
ù* u9 o1 x$ E7 {) |: r( S7 c
ê ê ê ê ê1 U7 T9 S5 q8 t
&euml;: Y3 I* E$ T! R# c8 S! w% z3 d
é
0 w3 ~$ S' c' b* _3 M, }=( M; g/ I. p# X9 L' }$ n
- -
: q6 X& |3 T$ W! T9 w-
8 z" S3 i; h6 B8 _) _: i) d1
: ]+ p9 t* r5 i; N: s4 p5 g1
$ K. Z' \  A. l" T& B& w7 q1
8 G( f& \* Y7 a3 h( 1)
2 \1 x: n  x* p6 R/ T0, i+ t, K$ k5 f) D" l6 n, e2 A
e n8 L% r& t0 D. k& J" n
e
  t' Z8 L. T' U4 P: ]e
% [5 n( \( k- E4 u; fG3 S; ~  z% z  d& S7 w% k. ~4 P
a2 F2 j8 R) O: S0 S# F/ Z2 M: U7 i5 a; G
a
5 E5 ^( \6 x% YM M2 b, T5 y$ ^1 c& V- Y7 I
Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
, Q# {8 g  ?3 j4 h4 H7 j求出参数 A 和B' F7 Z& w' J7 ?/ [4 J) d9 g
(G G) 1G X (1)  M9 S2 N6 A" v. j3 l- l4 J3 V4 h7 U
B9 {) ]" ?, x' Y- C* @( R% R# x3 i
A = T - T ÷ ÷
  d; \' e  ~. m( z' J6 G4 f&oslash;3 s3 D2 @5 ^4 I
&ouml;' ~  K0 M* W" w/ q# }/ R
&ccedil; &ccedil;è; Z: |5 Z; X, U! y, i" t
&aelig;0 }) m( Z/ ^1 l& {. Y; {# O( f
求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B
. F: V3 C- ?* e4 L( J则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -( e- O% u+ j& j; [" U9 Q+ m) u
4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系
/ q% C  q! P9 I; a+ h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
+ k0 p  ]' e$ F/ g2 b& O买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大
' o) [! O2 k/ p: P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:) r3 Z4 m8 ?. ?. s/ r' Y
W = f (e,m);
5 K& J5 I) C; I4 L; J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
8 |9 }: R' L8 C- A7 R3 t# y# ~# m' m有关,设:7 G. I  Q/ [# Y4 _
m = g(s, n)2 w' P5 E! ]- `& j' |
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi* d9 j. @) K5 V, P, J9 ]! T! ~
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
% @" B1 r" S+ Z0 K9 N) u+ W根据以上假设建立如下规划模型:4 t! q& a' O( T
&iuml; &iuml; &iuml;0 f+ v$ A1 v- S& \7 J
&icirc;
* S7 f" E7 O: e6 }- b, `&iuml; &iuml; &iuml;
! H- g% `/ y4 l3 M4 Yí
* p& y$ {- J% M# z; x  s7 v, Cì
- ?) j& `( t& f$ x: G) _=+ o! x" j1 d2 R9 g
=
& D, Q$ l8 N9 x. q. y=# b, j+ D0 w- ~+ ]
= &acute; - &acute;
7 i$ x8 N( Y7 F, @&aring;* M8 [' q6 o( y; C7 B% u
&aring;
/ {. _, r! c7 E  w) |4 t% C=8 x$ X0 O7 n/ ?. s
=( N& C) x1 F' R2 g) p
n  X6 Q2 {0 b: q
i
8 [8 C6 e# }- }. Ei3 w7 r0 T( _% e. z. W8 q- f6 i# c
n2 R. v& o+ ]6 x+ x' v/ T
i4 E) ^% z. t  o. R5 g1 R/ R  Z, J
i i
6 ^* z7 f# b/ P$ L  }9 p) ks a
( ^* B# k3 \, J# im g s n
5 o% z! j$ c/ P# g3 S3 n0 MW f e m
. x7 @: `- _. w* `s t$ x( d; w$ z  s) F7 D
F W e a b8 m* X$ z% m2 s# N7 v
1
  V. P5 D* r( J; ?9 a1# k0 C4 X! I1 R( a* }2 y* D
( , )
. o9 m# I4 [; G( , )5 `# E! V; s5 U5 A
. .4 `! U( ]- Y5 d
max
6 l! A7 r2 P1 f- U+ e0 u" T六、模型的评价及推广
* m6 Z8 ]  u* `4 D0 Z( ?6 V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
$ u- L1 P/ e5 {1 @6 C4 _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
5 T) U- v6 X& Z# r% F, }. _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 U7 s1 ^* q" l- d& c
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
7 |" }. q8 E- q* u/ E, H# V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。, @- E: H& L( f5 o2 C. \
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
" ]' b; x$ K' I1 a# ~; Q: ^10
0 }+ Z9 A0 ^; P* ]- P, H/ L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 v1 B# u! ?! o) K+ n
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4 I2 Q. b- i8 B9 F1 y+ ]- A
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。
: ^% @  y5 K; F* _# y% q在满足一定约束条件下,每次搜索偏爱度最小,然后按此进行分配的原则,得出较优解。1 q" ?5 f/ j1 D0 L% }- e, t( i
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
( Y& [1 ^0 H# r; y- L( q9 e2 r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
$ r$ V- w+ u' T3 e" u2 B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+ j! H7 h9 Q8 v1 U5 D
结果难以求得最优解。; y2 M; V. c( g" X3 {+ v" j
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( Z8 z. n1 P8 B. f. X; y
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" v+ p. R5 D. Y$ U; R. y6 M9 Y
实际情况,但在精确性上还有待改进。0 k1 U0 _7 X4 \; ]' T
[参考文献]:( p0 Z$ ~% y+ }! h' g) m# _* H5 e
[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
( B8 J/ G3 I" A1 n' v3 D[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
  w; \9 {- t) d. B# S, o4 p& r[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 h' }, y# r7 l5 ~/ {第17卷第1期:72至74页,2003年3月
# Z/ ^. {, o2 j# i[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# C4 U* Y, X! m) N
[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日
/ r2 t9 i+ k& d, G8 u0 X% F[附录]:
1 w' _& C: L- O9 L# R0 H5 o% n1、问题二程序:4 {$ V: z( s% `7 K0 l. R  F' v7 M
运行软件:Lingo 8.0* c6 L, M/ F# }4 ]2 o+ Z0 g) }- [% u
运行环境:windows2000
& H- Q4 ^) r/ q  ~" u  M运行时间:24 秒- f8 ^$ P8 h, r- x+ b
model:& Q% h/ x( t7 M' x- p5 _. m6 Q
sets:$ q* w. {  V5 |3 L& @# k/ l
cd/1..100/:dvd;0 M  V: |! \- d/ j2 p' Z
ren/1..1000/:people;
3 w. O2 [. a% J4 L* rlink(ren,cd):c,b;( m: m% w( ~# e! n( _
endsets3 h1 d& L" Q. m2 b3 N4 J
[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);: w9 g6 ~) t' w
!dvd总数的约束;
0 E/ `; }! ?. W9 x6 s@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));: {9 W( o- d& o5 F3 T
!需求约束;
9 k& x$ [$ j4 K! j' c8 R0 V8 x@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);
4 a8 B% T4 G1 Z. W7 u@for(linkbin(b));
/ a8 `5 G% U. A" {* f) W4 Z, O! adata:) w  ^9 b# }" E7 X$ x" l
c= ;!输入偏爱度;" s4 ~- ]( u: a9 `# U( x) a0 \
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;; |3 G& c5 q9 o/ g
enddate* {5 Z8 O8 H- m0 P% z, p
end. F% Q1 o- N4 ]3 I) ^6 g
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文8 h) C0 s3 \- q$ F2 K
11
4 P; U1 @) @: R运行软件:Matlab 6.5
' x" e+ h6 d( g0 }. N* R& K' z8 o运行环境:windows2000
# I9 |! o, Q8 x6 s& A5 ]7 Eding=[ ];%输入订单表
8 J( \6 w. o7 c6 F# L8 t8 ~b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解
: E: i0 r5 j( Sk=1;
( B3 J9 i! K& R! m6 Gfor i=1:1000% x 为分配DVD 方案表1 g8 @- t6 E( e, ~  C2 u; U
for j=1:100
& y* f: W3 g+ k, T* [! Mxx(i,j)=b(k);* v+ o* }/ S- y& I. _1 P
k=k+1;
; J: P' u; ?: @+ |end4 _( \( [: C, q% Q+ h
end2 g, a8 n$ I. c7 a8 N
for i=1:1000 %满意度: U# w; x& v- x" a  a" t( o9 [4 H
for j=1:1001 H( `; ~  J% s, Z% t3 k( a, `1 J
if ding(i,j)>0 %ding 表示订单表. z* C7 G. z- U+ `$ J
man(i,j)=11-ding(i,j);1 Q* q! a2 h5 g
end, G0 g* ~1 c( S0 u
end
; z; H1 c! |% G7 x0 xend0 |+ Q4 {' _/ o$ F9 P8 W; k
tt=xx.*man;
, b/ N: z1 k7 `( Wts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值
7 U% ~! X6 @0 _3 j  Qtt=xx.*ding;
) a2 ?" Y/ ^) d* _. ~% j: qtt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小! P( m4 w" J" O( f# j6 j
for i=1:1000. p# u  q; R6 i: ]" e) _7 R6 [
k=1;6 s8 t% M" M  ]) j" U- ], Z- d
for j=1:100
; b8 j* P8 o! Bif xx(i,j)==1# S3 @1 t4 U0 o  z3 v( s; r4 v& J) A
d(i,k)=j;%d 表示发放表1 ^5 l6 h2 m* M0 S0 a+ P
k=k+1;
' w' M' `4 C* d2 ~end
) W% Y( m. V4 N# F% F) w+ S# W" oend  m- w1 B  A7 k( D8 r& \# x
end8 `0 G; {) b5 }" n7 a5 m/ I
for i=1:1000  \* S4 ~* v# \* x1 j
for j=1:3
% `/ X% P1 x- x$ O0 ]( |ddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字
2 m) A: {0 `3 u5 t+ Wend
2 B9 J3 B& g8 t/ Wend/ Q: Y$ Z* d$ V$ W; i3 Q9 U8 q
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数; _9 }; D9 ?/ c. ~
for i=1:10001 f5 @  k" ?+ e5 P' h
for j=1:100% O* F% |  V2 b; u6 z
if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)
: b, R3 n5 I; Qk=k+1;; k' J4 r6 ?9 P0 k, X
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文* H2 S& a7 P! ]2 R6 l' e
12* K+ k/ `; M5 ~) G7 H2 p
end
) L' i+ e3 G% R' A" u8 B4 pend# ?/ k2 L4 N: D5 Y5 m8 _
end
1 }  e4 k  W. a  f) Vk
, ~0 j) f9 L' O2 O( Z% I# J3 I' a2、问题三程序
' ^/ E" s9 c+ R1 h5 e. A运行软件:Matlab 6.56 `9 W" N: K* t' c6 }" t
运行环境:windows2000
  t2 B) r. o. e7 y8 H5 l$ u- T3 Ec0=[ ]; %输入在线订单表1 x/ I: S6 W; B3 U1 h7 x
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,
7 D1 a) C6 `2 [& ~* j; molddvd=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,' l! G2 I: T6 E, e, b
c1(j,7)表示借次数
0 @3 x6 V( `5 Cc1(:,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# x1 A- a4 B# i; l+ P5 z# d
* _- r' W  m( p" ~
a=10;b=20;
' H0 c. K; X; |7 J- s7 Kyt=olddvd;& s, m  ^! f$ q; c$ B+ `8 w
for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟
( \3 r) a' j, A: _# S0 f) j* d" p' vfor(j=1:n)) u+ x7 U+ G/ c$ K0 W3 S' F" ?+ d
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟
* X; A  t: @/ j& q) K/ J6 ?2 X9 Y3 Bif(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end
- ~  {" z7 |3 ?# H: q' T( Gif(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end: A2 d8 U* |8 |0 d' }' d# Q
if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end( t' Y5 E) l  _4 _) m" `# O. @
c1(j,4)=0;
3 P) ?5 P& J2 `# D2 s" Fend; o$ ^$ h# F9 ?8 w; r
if(c1(j,4))continue;end %以下可以租
+ o6 M  X5 p  P% L2 Rif(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻2 ], t" u5 D( P' _0 {7 W7 ?( V
if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租
) }" u9 D. K1 A7 qif(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到
# b+ \* |, }6 G& n' }% _c2=c0(j,;%以下开始租# ^7 A( {' e! d0 ?3 L7 O% l4 a
ts=0;- R0 g6 T/ v  {
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1 r/ O5 S. ^. K9 l8 ?9 G生成三个随机数
, {/ A7 K. ?4 cct=0;
: o, ~+ ^& x; n8 v9 ^' c  A% [  jfor s=1:100! ^7 @" R6 A5 l9 O* x
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end
5 \# G4 ]1 |/ b4 [7 t% W4 ~& Y% [! Lend
% J0 m5 M5 F* Z% Att=length(ts);
  r9 W2 E( ]" p! b) }- v6 \& d%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数" w3 A$ I' N9 L
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文8 V' }3 a) j7 _# E8 b2 a: c
13
1 R% w# I- s3 Z7 Z" X9 i" o) |9 e%ts=1:tt;
, p( X: _- g& D% S) W7 xts=11-ts;# A9 N0 u: P- @+ Z: ~) Q3 a
%生成三个不同的随机数,按照概率
% e; \$ B8 C) m0 v0 G9 k/ M3 ytm=sum(ts(1:tt));. j/ i3 @, ~9 _, a6 Q& q$ `5 I
t1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数
  Q! r9 B$ B9 P9 q' r, i2 R' st0=0; ss=1;: @6 l1 O' {+ ~8 D3 r& `. j. c# y9 l
while t0<t1
/ v- C. c7 [' V0 V) J3 }6 pt0=t0+ts(ss);, O. e7 t9 O. ?/ n9 s
ss=ss+1;
; v$ f8 N5 h0 k5 `end' r( c+ g0 Y, n
ss=ss-1;
5 i$ D! V2 Q$ p* [sj(1)=ts(ss);
* z. g, W) J5 d0 p* |%生成第二个随机数
, t& f! h1 ?" Z3 R7 efor r=ss+1:tt%删除0 P! V" R% C8 B: i- U1 |8 o/ Q* \
ts(r-1)=ts(r);
, O) H0 j! r: u; i9 Zend
/ b6 u: X: y7 l5 N/ C2 ntt=tt-1;
# B8 \+ X) }8 u8 @2 stm=sum(ts(1:tt));
/ {. H. x9 I3 i) S7 A  @% nt1=unidrnd(tm);8 @/ o6 B% X8 N3 ]
t0=0; ss=1;4 P4 W* L& T, o* c  y
while t0<t1
  j0 J9 K9 m6 C$ ?8 Mt0=t0+ts(ss);
+ C* W0 a" `  C8 ~' ^ss=ss+1;
- P( x* |# q, v# u& E6 `) cend
' N  z) h+ }& o) E0 p) L+ Wss=ss-1;2 I5 o' S% q/ L8 h: n
sj(2)=ts(ss);$ @) \0 A9 y; {: Z& }! @
for r=ss+1:tt%删除
% Z6 w* ], x4 Q) P6 `3 Z1 l: Ats(r-1)=ts(r);2 Y- D& o- t: K
end0 t/ W1 {/ n& A5 {9 i$ I* l
tt=tt-1;
- C( J/ Y7 m3 Q- }( |& A% ]tm=sum(ts(1:tt));1 }, f$ n: X+ b$ Q* Z8 E7 v3 ]
t1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数
' @/ z0 `) M3 D3 |t0=0; ss=1;
; I) J  u4 q0 V% qwhile t0<t1
; o# r$ u' F" j7 w0 X( F" W5 y& ot0=t0+ts(ss);
  V$ T& \0 b# l$ A% vss=ss+1;" V" h& W* d7 @+ f! ~1 T. g
end
. ~# i* ?' H* `; O  h& z- M) Pss=ss-1;
5 R* \7 d! B5 |5 k% X' r; usj(3)=ts(ss);
! N8 b+ l4 w2 F' t# a1 y0 J%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
2 d0 p( u- R9 q8 ^. B6 yfor s=1:3
1 o4 ]& O1 F2 |1 J7 p+ ^1 yj1(s)=find(c2==11-sj(s));; u0 l, s" l3 [# F
c1(j,s)=j1(s);! S: _4 H  K; K$ r6 l
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文* k1 M5 _/ I% c' L
14
8 i* L9 I! B/ O3 N0 H9 u7 R' k' Zolddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;' U; Q3 c  w; B' k; W3 Z
c0(j,j1(s))=0;% X5 u. ?2 a* Z) e
end+ c) F2 Z2 C+ M: [$ y" ^3 p
c1(j,4)=i;; g' T7 b% T% m
c1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));
& ~* X  G1 i2 R3 _, Z% Xc1(j,7)=c1(j,7)+1;
7 H. |3 }# B( l7 ^; E/ pend
# ?/ K- F2 v# M4 M0 Imindvd(i,:)=olddvd;
& l0 f, L9 L' N. k% aend
. m6 f4 R8 X' pmindvd1=1000-min(mindvd);' h+ n3 g: z6 y
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

  Y( t/ Q0 e3 S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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