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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! [) G/ I6 o6 B2 Z6 e# O) P
12 j6 }! A" Z1 X* c. I
DVD 在线租赁的研究9 i6 P: Z4 o$ E& E+ o! K( [
尹作龙,姚明,金伟
2 C+ b$ }+ f! g& |  }& G, i指导教师 汪晓银, ?& {3 \4 Y+ \
[摘要]:
6 q* g; t; p2 G" r3 W4 w% 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) z$ Y$ ?$ D. {0 `
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* ^5 _' s' ^( o  r0 e% K9 h( f
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: J9 B; ^3 u8 f! Y9 W! 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4 x2 {5 t# V' c4 p7 {1 F* F$ d+ k
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
- R  o& s& P3 o& m# ]7 y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
0 I+ s0 f7 f2 |  `6 e- Z8 N2 i, W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
1 z$ _0 V- Q; D3 Y! S) r- r! L下。
7 s' s4 w6 z; jDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5- O! F: h/ J9 ]( m" m( j
一个月内至少 50%
3 ^9 E" C( s4 a; T: }- C看到的最少张数
, E& ?, H7 L+ x) _4 t4000 2000 1000 500 200
2 r2 f: u5 [7 Z. |! m. P# _# R三个月内至少 95%- y* M1 e$ L( W. `
看到的最少张数. \( d, K& @& }6 Q/ m1 @) z- E
2534 1267 634 317 127
. S& v  n* y% m3 {2 S& B3 e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—14 \$ w7 f  f4 i# K' L
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- t9 z9 ^2 ~3 j3 M4 {! f4 G, n
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: s7 q/ ~4 P; q& t; n
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2 x/ G8 k' j9 i% b: r
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, g0 F8 z" |9 _
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' w- @! [$ o$ ?  L5 G$ n
预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。) B! z/ ?% V; Z
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,
' \, m9 t! ~: w9 @7 k5 i8 @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。
- l1 ^1 |8 m1 z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DVD9 ~% b, Z) R8 k/ R& s9 O7 W8 M
的需求预测,并建立了灰色GM(1,1)模型,灰色GM(1,1)模型能够克服相关数
% _9 t5 ~0 D& Q' ~2 K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DVD0 f( m1 E4 P( |1 g
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 D; }3 {. k- B, p" w# q
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- m9 Y, c, Y( M9 i% L' n, [4 E8 Y
性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。- s3 \# ^0 |% m: m
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
; e% |! Q, ?7 e* _- `0 S. S  T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
! d* n' R) Q! W. R6 A! S5 J心算法速度快,但得到的解难以达到最优。
2 [2 {5 n. N; U: d: Y[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$ P) `' j5 t- @3 U
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
2 g" p  y4 N) j2 J$ n4 C2
  o4 H" I0 o) _- B  k7 W9 }; M一、问题的重述! O5 C- D8 [" w) Y5 }& d
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$ ^# l9 N. E& O' i6 R
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
6 Q. |3 i' j+ t- o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。
+ r' h! a: l7 F5 k: ~" }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
9 c, j$ F* q3 x* k" n/ T8 a6 y7 C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
, O: f1 M0 k. \: O, C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:
! c3 @+ u$ V5 E(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
5 x" J6 Z( w* C! y9 N4 L& \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
+ R2 }$ |4 J+ d( N) t40%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
7 b- T8 L' u. 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
4 Z3 o. @* F# [, }果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?
: _; m. _" o" p# `8 `' k. S  g8 i(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" O0 {- a1 @9 m, A  ~- v1 T
员的在线订单,如何对这些DVD 进行分配,才能使会员获得最大的满意度?请具体列
% _  E  r/ [( [出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。
5 Z2 T, H% k6 _(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
5 R+ \5 ?! f: J3 }0 L$ x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. n4 Q4 F, S% L* D# Q3 r) E1 }$ i
月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?$ t! i5 X- K* Z8 U2 p
(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, n/ a' ^& _# t; ?# y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。) E: r& c% u. }
二、问题的假设
$ M! K9 B* M) h9 B2 Z& I0 J1、假设所有的DVD 都不能拷贝
* u/ e+ M! e- J4 D& G2、假设调查资料具有一定代表性' y4 Y. r* a# H9 x. x
3、假设所有会员自觉遵守会员规定6 T3 D$ a  m/ [7 I& ~* \* ^7 F
4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计# C9 \7 h% m. r& x
5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关* T/ b- C$ O; Z$ N$ P1 |( `+ q
三、符号的说明
2 Q( P% Y' T9 b: k8 d符号 符号说明2 _; a8 L5 b7 c
V 该网站拥有的总会员数5 g6 B( m) [4 c2 T5 F" u5 G
Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况
. F- ?0 ]0 g/ `6 KDLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度  C9 A. x; p* R! F: H% m
yi 第 i 张DVD 的现有量
4 q7 N$ Z3 C3 T, t/ rMi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数4 l& U# C; d0 m) _/ U; T
Pi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比( ?, h3 m/ Z% B  P* i4 P) Y' f
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
- Z$ o0 O, I5 J, q7 N* O# f3% R9 o& v! g9 E7 F2 i9 U( R
R 为满足会员要求的百分比数. x2 `! ^8 f5 H1 z* _6 m+ _
U 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高
4 S9 @) g$ E$ j) K0 D( ]四、问题的分析及模型的建立及求解' W) C% ~' D& I
4.1 问题的背景资料
  X5 u1 D: n# R( O9 O: X: |6 UNetflix 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/ A; n/ L7 I. {* O, `3 G
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
7 u& Z( A) x( l; R8 v4 L( O7 y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
- T8 ?. T' _& O- y0 l+ W, @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
* Z* Q, D$ ~& W5 H! I: F& W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
6 [: R7 o. b' t! j1 G$ j7 Y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,! V5 s" f! n! H& q8 F& w2 r" y
既省时又省力。4 g; J+ }$ }. A) [4 k& 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( p' b/ Y' z! S' m) J, K
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
5 A5 \, j  k* D2 W( n$ R了676.5%[5]。
7 q- p5 _8 X' j. o, f# l4 a4.2 问题一的求解
- _9 B$ U3 j! X& [4 o. @8 X3 {4.2.1 问题一模型的建立与求解6 c1 R; v: q# Q0 W) I9 C
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$ A8 W; L/ @& e9 P9 a* x$ H
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
8 w2 M/ y. }/ `从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。
% v' ?! f; E0 f# P由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1! g: U! ^3 E) |6 E7 g! i
表 10 ^1 K% W% t) Y+ R1 U: e
类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数! Y/ s  f: j" G' d2 z
A 类两次 60% 60000
& X3 S+ O" Y& c" y% k. j% |B 类一次 40% 40000, B- o8 i* z% y4 ^6 D
考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:
; K; T: `2 ?2 vA 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;) ~+ y" u; s; v! G" k
B 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;
! N! o7 ]: f8 {1 V- @/ v; b根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:) g0 S/ A1 ?7 X% V+ C- ^
94 f) ~7 H& E. u' L6 }$ p
2
& N3 c; C' O# i6 b! U. b/ V% }15 3" d& v% J% \9 v
1 =
2 {2 k8 y  x0 V/ Q9 l0 A3 F1 [3 {+
# p3 B# Y# b1 }, f  J1 HEX = 16.5) s3 }1 T: R1 U2 U  j5 A( _  U2 N
21 o* k9 ~" k3 q; p1 `  w& I0 h
30 3
" G) u6 X1 \+ Q2 ?  t' M2 =
& j6 v0 e6 G, S+- P2 q% G+ a1 E4 T! u) r
EX =
9 H3 }8 s& F; `( y  s) }7 H6 p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) }  ~7 p- ~, x+ ^0 `( c
DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,
! |$ e$ H* s: b3 j那么:
4 }1 Z+ ^% F+ w& i6 ]/ a8 P. L在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;1 B7 N( d; e( o, L, j8 R
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 @8 J/ W9 t8 q2 H4 U; 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
& V1 g+ n1 s0 [( b& cDVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):% Q, G  ^* I3 Z4 `
表 2
- a2 Y) S! |& I/ m" v6 ?* z2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文; L/ m/ d: D) k" C
4
" K* t1 ?: {: o5 RDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
8 h! t. m. h' E7 s经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%
* [7 [2 S1 E3 h2 b& F. _  g( pR 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。
6 |1 \+ q1 `. ?  j* H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
$ w( z- k% e9 Q员数)。
) {$ |6 n( U2 N1 ]. `/ c" q! e5 }那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)
* E4 Q% k; `7 l/ U" P7 I  c0 v% D我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;- n. q. G. {- x+ C& d( {/ E
求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):
0 u" Z6 @, H9 F, p8 z表 3
6 M* g3 _+ B3 c0 tDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD56 x/ C) Q4 }6 Y+ i" \4 ^/ g
一个月内至少 50%. N1 |0 o0 q( T4 p
看到的最少张数0 R' B1 o; e8 R
4000 2000 1000 500 200
/ i3 w7 ?- }1 I. }  Q, M三个月内至少 95%/ b% p  u$ K  W* R
看到的最少张数2534 1267 634 317 1271 _: G) P. M, _/ s
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8 V% G( |0 U6 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2 s9 t7 P; z- z6 m* l9 B) |
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
" r8 }+ w% G3 |2 T* ]3 r4 k; b% j6 X8 E最少张数为2000 张(小于4000 张)。& {3 \6 _8 W4 W$ O! f
4.3 问题二模型的建立与求解
; M! b( i& b! a4.3.1 问题二的分析1 ?7 |" c9 P, B! T# D
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
0 M* K8 T- q% x3 E3 s) Q$ h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
' }, G( [) `5 v, i& k# Z  N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
; V/ ]9 y7 j, V3 S员对DVD 的偏爱度为:* O4 q8 d& H  e! [
ïî
( B. _4 R) x$ ~  Eïí ì% A0 _+ m7 f& z* ]. w( a
¹
  q8 F+ ]9 y& K=
6 b1 ~8 o( i" E; I) Q=2 I& x: L4 M$ G# t# j! a% b- ~
, 0
2 D2 n# X; h) L& e) n' \. @11, 0
5 K! Z. [3 {. ~, l. B2 h$ H# Yij ij6 C3 r2 g) U/ j1 p- q3 V
ij  X" k; ~6 K  D& L6 i4 ?
ij D D. ~5 p( \. Y# a5 s
D
# Y- P) [4 h9 `5 PDL
. |% t7 e4 k! s3 Q. Z! z! g6 C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. Q5 u% M- j$ X3 L# o# O
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7 z8 t0 f" N8 L* ]' O2 M
第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。
& Y! c( N0 }8 _* Z( j# M- z. N3 E4.3.2 问题二模型的建立
6 a9 Z# {) K  M! P- z" T0 S- ^会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå
* r, ^) e# e; L4 h9 W= =) j. x7 W( o3 F: p# Q* ^
´7 r9 k9 a9 j; E( J. H+ q
10007 v4 h/ n, X  b9 ~& S* p: }- _
1, X0 ?; B0 y! Y$ v; f
1006 U: t* H( F4 ]' Q6 }, u
18 ?5 U9 x* k8 g" S% P, \( T0 m5 q
min
  n8 i0 E1 K0 _- v7 x8 e  p, [' ui j
/ o' c$ j# R; J/ p8 E7 Xij ij DL C
: I6 d, ?  V" T0 J7 V2 @0- 1 规划模型的约束条件为:$ Q0 S# X* S6 M- s& j8 _
1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;
+ j0 E1 F' f; h1 Y7 ~- e5 b2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
7 G7 K/ e1 I! p; Z9 D" C由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:/ O3 J3 G: G  e  ]% S; G* `
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文. H3 N$ W) t7 S1 u, \9 Y* H
57 W  F/ N2 _3 M" q
ï ï ï ï: ?6 j7 B4 f$ `: I0 z1 ~5 l
î, {; u0 @5 |7 {, n3 L( F) i
ï ï ï ï
3 y; Y: Y+ j. I& E+ yí
4 `0 Y: m$ h+ w4 L- [0 aì
% ]. [. }5 G( j) [& l= =' s0 V9 q# V1 X3 c4 e6 i% @
£& \( l& P  T/ f1 e
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´8 e  K8 N+ i& Z" F
å: I! n& Z: c) _7 g; T( ^  S
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=. N! e7 j, U* H( B
=" `: |3 z8 q8 P, ?' n. K* A
= =$ d9 D, Y+ ^* e4 e: M$ P
( 1 1000, 1 100)0 k4 M. Y! |4 O. l" e+ ~
3
+ M9 p9 f' K6 {; K0,1- ?# W- e. z3 A9 D1 _
. ., N1 |* C6 g$ C2 a
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' ~: p" _0 T% w# G6 J1000" O/ K/ D/ i# D: P' y) C" w
1
  k0 f8 W! u% S7 a: f' x+ K100+ |  c( `0 ]: Y$ L8 e$ |5 \
1$ ~" c: \, y* p
1000
( Q5 M8 p* q& v9 j3 j9 \15 h& ~) m& K1 l1 k6 ], W+ ~) S
100* `7 E  m# w0 ]0 o" G; {+ I2 u
1
8 _4 |' n9 l( ?0 Z0 ]i L j L
" a3 r% r5 [1 Z, G& O$ MC y; i  O1 B/ q6 X2 A8 ]
C
& r& e: s$ w8 \6 RC
* j' ]) u6 l! c( w/ C8 b9 Ms t
) W/ S4 w( m, x3 q- v/ ~DL C/ g3 W7 u. l- B: I3 \. {
i8 D9 d" X2 D% y1 r" o8 e- x' y
ij j
7 V' @0 }2 B  _& O* y! _j5 N2 v2 M& ]' W: ~2 L3 N/ R
ij: k) C0 B0 P, `0 O- B
ij
: z4 `2 F6 q2 w6 y$ E3 N3 \i j
1 T$ M- @- A8 z: Yij ij0 h, N# C$ _3 b
4.3.3 问题二的求解  h/ J$ X4 R& Y
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% t' q0 t- c. J
Ci,j 求得总偏爱度为åå
# A1 y' i$ f! }, j= =; O- f9 @& P: w% g! M4 p
= ´
5 w. u) `( o% [" k) o* Q1000) g0 h+ t6 H+ w5 i1 S( W
1
+ E4 g/ N0 m3 R  y3 S$ J% H100
/ i" i. b4 w! [# j# Ri j 1
) j8 P2 i3 j) z- M% M: rij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求, `' T0 {8 |* o/ Y5 ?
预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:' e( D/ s9 v  ~, J  `
表 45 O  [0 H3 [/ \+ O1 {
会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C00104 Z9 |4 F+ S5 O. S) |
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)
; B: e, Z) W/ B  C6 ?( D& S5 @2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)
* b; Q9 f* B" V$ F% J分配
8 \. X7 \- Z$ j& MDVD 的6 X% s1 X8 R, M% w3 Y
种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)/ M! P0 |& `* |3 N
会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020" q# x/ d" g& c& p7 \" O# l
1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)
5 w0 r$ {* Z* {* j2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)
1 P5 b, |) n# \+ Y8 Z8 N8 q) o$ H分配- m! T' D7 J; M/ S  f& E- M
DVD 的( a8 v9 s- K1 H* `: I; }( A
种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2); f3 O% A* ^4 a* U6 [; b/ H4 k! O
会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030
2 l* E/ H" }- M  ~  Z1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)9 x5 |, A# f$ {$ p+ ^( r* i+ ~/ D
2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)
+ p) A( G2 z% g% a3 v分配9 r7 }6 |- F/ `0 o
DVD 的. B* S1 @- l! j1 r- w5 }
种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)7 C$ A/ _$ w# z/ j$ H5 H
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。2 t3 D* d3 q' f' L6 ]
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
1 i  T+ Q, k: x4 f* X1000,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U4 a5 p/ w1 b, @! \
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。
( ?: u5 E+ a$ N1 o1 _) O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% Z( w4 v; f! ]: U
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,0 z! w3 u- Z" S) d4 `2 U
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/ v' A3 n5 o$ |: I0 r4 k6 L. J
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3 x; z3 N! T" M! j0 B+ _. \
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
6 l/ d! D3 o1 ^. S了没有订这8 张DVD 的会员。
! n0 P: E$ j; Z0 N7 y/ N5 Y0 l4 \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
  F$ q$ }7 a% a8 g  H2 ?1 m  ?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)5 M; K, Y! C2 x/ g$ A) G9 `, r
4.4 问题三模型的建立与求解
2 b- W9 F" J( Z( c9 M. k% W  q7 G7 l* L0,1 变量3 X  W2 x% t# _
每位会员租 3 张DVD
% k$ p0 L: G" Z- dDVD 现有数量的限制
) F7 Y6 {  H$ v1 a) W7 h: j/ o2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文; B# l- P, _% [# `" `
6
5 a1 C+ M( l- ^' i6 _* b4.4.1 问题三的分析及模型的建立
  b# b9 }6 _( p, f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
% J2 I$ Q, o! u" O! t. e0 R- E) b会员的满意程度达到最大。
, }/ o( e  C; e# V+ k  O, U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
0 n/ o7 P5 x) E  G记pi 为 1,否则记pi 为 0。/ w7 F* I# s. v# p
ú úû
' m  Y5 X/ b$ p. Y$ hù. |$ ?# w# I4 z% G2 |- _) y- N  y
ê êë
- M8 w1 _1 z; w( né
  b4 e! E; X7 n# ^+ D* M÷ ÷ø( T2 Z1 k5 Z) _9 \: c! d4 W2 g/ _' l
ö" g* t1 r) K6 R4 |3 s
ç çè
) C" M4 s0 V: g; s7 Z2 m* f7 `& ?) K/ yæ8 u6 a2 I$ x) U2 p
= å5 W6 U  j! g3 u/ A! A
=
6 n* I  e+ j$ t- R38 u7 v! [/ \5 A6 F& f
100# s, @6 v7 Y) R& p! N' x, P8 X
j 16 c7 y% T" p4 I5 @+ l3 H
i ij p C (注: []为向下取整)
) s0 G& }3 @4 R) }8 [要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000
2 n% w- ]1 j& M1000
3 r$ L6 }6 [- x5 r  z1
. t" m$ f3 N- P) ?; Z7 M´ = å0 Z% @3 y" {' {$ S/ `6 M, d6 e: }
= i
; h9 B& r/ P8 ^pi
$ H6 g7 P8 q& l" K2 S; ?$ W. l根据问题二以及这里分可以建立以下模型:
8 J: @; l" k6 }0 Q* `' }8 j* Bï ï ï ï ï ï& c/ K) R; {, w5 M+ [* y
î% Y7 |1 i/ h" `
ïï ï ï ï ï4 ]. Y/ B6 ]) x4 z2 D9 k* q
í+ y- W2 W) X7 m) P
ì
* P* f! J' \( ~* k0 P  k2 y= =
: g) v; t' x; f  a4 P3 ^=
+ w0 u. R. o( ?* h1 Fú úû
( L; \* S. Y' @ù0 n: T/ q: ^4 `. A! e1 o
ê êë0 b1 {& F$ N5 N. N$ G
é4 F" D' N1 J) @9 H7 O1 r9 {; s' r
÷ ÷
( \: m) f: E$ K8 d- n$ q# |: ?) Tø
  n; I  {/ m. @/ Zö
8 l4 e$ \8 i9 D' s! A- J  aç ç) v3 @" u2 d$ t8 E
è* a8 c. a# g$ \& ~7 k! y9 o. l
æ: Y. L- w! ?/ o2 l- E& f
£
* m6 J* [" T6 d6 q=1 b  l/ e9 V% T
=
( \! R" W  G$ s* D; M% O+ N! R´
$ c4 B* p! v( X: C( på å& y. o( V% W! w! \2 g
å
# E* z% ~9 p( p: wå
& h4 u* j9 E: y; e- Måå0 q4 x' b4 h% m4 Q
= =
3 O/ R) ]2 L! r: C" W; ^1 v' p=
  K1 I0 _: C' I6 F# V0 I% P) B5 ~=
/ {, j0 @; U; i6 P2 F8 s1 T3 Y= =
6 j, }( c; j  V5 ^' B# r( 1 1000 , 1 100 )0 f. |$ z5 i& Q1 }$ X# W
3 0.95 *1000
' S' y1 ~9 w( b/ Q8 ^- k0 F* n3( X+ B$ v) p+ v3 b4 q
0,1
5 J  s6 ]8 y/ [* V9 B) ?.
0 ~* g1 v( P# w$ f* z! ~; `min
" ]+ g3 ^9 b5 a6 S& p9 f6 D1000
- m, h0 ^$ k1 z1
% ~3 W# S: a! A1 J% d# B0 G2 Y100
3 K5 a  l1 R6 h2 t/ h8 b1
; q1 B' m8 [( ^5 p+ R- P+ ~1000/ T; @9 J* s' n7 B" C
1
- j  e' I: W7 i* d100
6 B% Z9 Q3 y# ~# m* X) ~1. s  k( q& D" g
10002 C7 _1 d# W5 ?. ~$ X$ M% V
1' [" g5 e- ~( G) C& g
100
& S, o6 T; q$ J1 ~1
2 _9 H9 [5 _' ^1 W) M/ I: f! ?i L j L8 N% _/ |0 r  W- N% f
C
( f$ ]% o8 L/ ?* J% N1 IC y
$ V7 L! B! q4 z5 S7 C( S' cC
& A  c9 \" {0 a5 BC
- i1 G+ v: U, r' I/ zs t" s( y) v  r0 M2 j
D C
* _( G0 x2 Q% ~5 _8 z, C# Z% e' Wi j$ _" n# F( b! j9 X
ij
( V0 {0 ?& Q0 ki
3 j# C6 q' |2 X! `ij j- m8 W# g1 J( p
j
7 ?4 u! c; C, |! v8 I, fij
7 O' A  _  m' F8 f0 Bij( Z+ }! M$ Q" r; g: _; V. U
i j  z7 g: `* @& [2 F) z
ij ij
( h: ]3 z/ @  o, g) q4.4.2 问题三的求解
  q- [1 G$ D' F# b8 x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) P" s7 L' J5 A8 U* T4 d
如下假设:
  V+ t9 v# S3 T+ Za,假设40%的会员一个月只租DVD 一次, 60%的会员一个月租DVD 两次,会员/ c9 [- W! u1 M
还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。9 {" }/ |" }; E2 i  _
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+ }' E6 a2 W  K4 O; `
(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
' C3 B( v7 h- T+ ?&aring;=
6 N& l8 W/ T8 y5 m% C7 i  `! [-
& A$ d. ]' Q' K! I8 ?-
7 a/ v# J6 i* \. r=
. l& V1 y% |2 E$ a) sn
4 ^8 ^2 K: U) V5 _( _' H) X; ^i i
6 i2 X8 }, O" p/ Q7 xk/ y5 Q+ z  {2 H$ v# F
p k
  t8 |' p$ d3 a8 _3 v1 11
) ~0 @9 L! [- N; `5 a110 U0 `1 ]9 J9 u& j  `& ?
( ) ,
2 `0 X5 W6 l+ R% M  w. xc,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,
9 u; S3 I9 y7 P' K" h0 l4 C6 |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
; d8 m! @9 r0 \$ z; E! `3 I& ~) t求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。
% f# p2 _+ J) q% G( A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,
) u$ J  v/ o- K5 f( J2 P其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):- W# u# Q$ I/ C% h% e
表 5, }% W3 h& V. t
D001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
% R" @& v- n5 ~7 OD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
6 W: M4 C7 [& z2 z) \/ W) yD021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35
& p" D8 N* ~! P# q. ~D031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29+ r2 D; g6 T. A8 S
0,1 变量
  r" Y! a! a9 J7 z$ w& l# G( S每位会员租 3 张DVD
8 s* q( S4 J' q! s- q. B4 ?DVD 数量的限制
. A) U2 H# i8 Q( K, F5 f) }2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文9 e& m/ f8 V7 b3 P& J5 f
7% X9 K3 M; r& _! U5 Y3 K
D041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
) N" \$ S9 `  UD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38
, ]/ L, `8 i" Q; nD061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36
- j6 m6 i. O- e" i& `, H) ~D071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33* [, v7 ]* G% ?% j! T' ^0 q
D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32
5 J: ^( e6 B- f% aD091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
- x: G1 B8 Y- ]7 g8 X7 j: b5 t5 n总和 3086( H- {6 ]8 x- l
Y7 w5 Q) {  E, Q
N* O1 F; [! e! B  J/ d( u
Y! Q3 e. k- R6 E' `) @
N
. d& G$ X4 O6 O3 Q& C" A& r! ]$ FN
' ?$ u" E4 N1 @9 m3 y, L) Q& ]5 E% l6 R4 uY
' y9 h" l6 g7 `! ?% h( y) ~% r7 kY  d) A: `8 [1 v6 R: P
Y6 l4 e. U: i0 w, e. r$ M/ w
i<30?& e  t' u: x# I# ~8 l$ q5 x! R) o
i=i+1 第i 天
$ u' y5 e) Y" J  S  r2 v; Wj=j+1,
6 @2 X( Y! e; J第 j 个会员
! q+ n4 C2 a$ ^5 n" kj<n?
# n% A1 \2 P8 ^/ _& I" e- z8 w会 员 j 是否还
4 N$ m4 I8 j' w3 ~$ W( v租到DVDd1,d2,d3,7 k' |2 F' e  N, r& C/ Z5 N  T
D(d1,d2,d3)减1
- H2 C- ]0 x# s- n计算 30 天中Di
  k! ^5 }- S4 O  Z: `, n7 g的减少最大
* c3 S. r- v- w$ a* S% p) O结束
  I( _! m- m' ]& r( r% GN
* l/ J! v- k7 o$ ]: S2 a# K将 1000 个人分类i=0,
6 v3 |9 q/ w$ E9 }* p# BD(1..100)=1000,  F& n: f; G/ t
j=0,n=1000: N. b& b6 o- v5 B8 f7 [
还回 DVDd1,d2,d3,7 }5 E( l4 ^, l9 w$ U5 y" K
D(d1,d2,d3)加1* u1 m1 s; K9 L9 t
会 员 j 是否租
" ~' i$ y# d# p6 w  a. y2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文8 D! b8 t5 g/ e6 R& j9 F
8% L/ [  K. l4 {' N9 d9 H
图 1( p" i$ a6 {. M2 F. Z' W: X
4.5 问题四的分析
' o4 j, n, H% @3 X我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:
- U1 F5 B% R, J+ }/ G/ K+ k4.5.1 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
: B( J6 i7 M# ]4 q. l& S3 W情况?" y/ {5 h4 A/ }4 N
假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x53 {" W9 C9 ~7 o4 D. _" l, {7 ]
对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。
) f+ ~/ N; z$ f+ m' e- E9 d9 q以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:. U" T, w) [, }# i0 w. G3 _
X(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}$ L8 z0 V. d0 M+ e, _( y; |
={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}
/ f& M! k$ B: i={x1,x2,x3,x4,x5}
. {. F$ s" X: O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
1 @* a4 n8 H# u, C(即1—AG0):, G6 C1 n+ T7 ~# U
&aring;=: X# N& P- C9 J
=1 X: Y# W7 |$ ~7 {/ B7 G0 j) `
t
6 v# {  \. \: P& r8 |0 ym
4 d7 t( g! v4 y' q, X6 zX t X m7 m6 S; j( I9 B# @
1
  X% ]) X" ^6 F- E( [(1) ( ) (0 ) ( )* M3 [: z/ ?6 ^- Z0 r
。得到生成数列X(1),如下:1 m& Q4 O7 [. B
X(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}% S5 z9 c7 S, ~: ~3 |+ D4 v4 r% ~
={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}9 \/ @* ^2 ^2 Q! _' C
={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}
% T: y; i3 n; ~6 _; _9 S构造数据矩阵 B 及数据向量YN% q7 v- B% \# a3 y. K+ F& B
ú ú ú ú ú3 a0 P. q1 s5 B3 ]
&ucirc;& ^; d. X6 _9 `) z  R6 {
ù
$ {7 |$ Q* i; f( zê ê ê ê ê
; G- e' @3 e* h7 B2 V* w% |- h# _&euml;0 @+ ?8 c8 j/ V1 U
é3 ]4 }0 G1 Z: y5 g6 f" Z6 {  Y) C
- - +
9 |, b3 h9 d) w0 w' g- +
6 y2 F! M% M+ d" W! B- +
& m6 k0 k* I( y4 d  G=
/ G5 g7 G- t2 D, b1/ 2( ( 1) ( )) 1
$ o- ~+ |2 g" d- c6 n: n' u2 B1/ 2( (2) (3)) 1+ N; U4 g  Y6 H
1/ 2( (1) (2)) 1/ t! W% j" r; Y! ]
(1) (1)
- r2 b  D- K3 l* B5 p) V(1) (1)
9 H4 x- n4 g6 R3 v(1) (1)
5 u0 f: g6 E# w, k7 [X n X n4 U9 ?8 V' ^2 L6 ]$ t. Y% W
X X
$ S% f& ]- W8 G$ k  CX X
2 n; ^* A& G+ p% O+ \: zB
( `  O) N9 c4 R/ x% C3 Z' w8 P2 ?, UM M
2 s8 G7 X: |  c& Z- lYN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T5 v- T- N8 r, C2 L; D
求模型参数a :
/ x; P) b+ L7 i6 E$ }$ I$ ~. S) cN1 F8 L8 v' x/ {( k* Z
a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY: I1 v, \8 I* J3 C* _
建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:6 T& n8 K0 X+ M+ c# L. E# u
a7 p7 E5 M- j" d+ T0 a8 P
b
. W5 R" I" S; [8 b3 E9 Ge
5 S- p" i. V6 |0 g+ Ca0 V- ~: Y' v) K9 s
b. Z6 U$ |) b5 V- S, o: ?
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )( j$ Q. A9 H3 b; T3 U6 }3 ^
模型的改进:
7 o! k; R3 p3 g& v& m( C9 M9 D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: z: Q" p( ~8 F
写成:. p' \( i! O2 I. M3 x6 e8 z
X (1) (t +1) = Ae at + B
, F+ J' e" b: k9 B+ a4 |4 p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5 ~, f% n$ O& Q0 [
矩阵G 及数据向量X(1):
1 N5 R/ [, V9 T6 P* z; w2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文8 a4 c9 J9 g/ u& a( r% q2 S
9
& m+ ?6 z+ C8 X8 {. A3 g+ D8 kú ú ú ú ú) D' f- n  m  p2 Z$ n
&ucirc;- K$ |% m: U  {6 W& q' f
ù
0 S3 R0 W, s+ r0 g# Z$ lê ê ê ê ê
2 Q. s- R  ]3 j5 Q# s  K&euml;, [' s7 f# h9 G, m9 {
é
' x+ c5 Z# |: e' a9 M) I4 i=
5 p! ]( B% l- i$ f! E- -
/ |- w. n* |3 w! e0 F-. u. n  ^4 n7 N* e3 L4 F
1/ Y1 T+ E5 W, ^6 N' S( i$ h
1! u0 D' X* v0 Q7 P
1+ v7 |  m, M: M, k
( 1)3 }# S4 H: I  J, }  e( [4 n+ Z2 E
0
6 n. J% q: i- K* e% |e n+ x3 v- y2 J- o) O: T& C$ t* R' Z
e
5 D/ z5 R6 A  a' d  Ve# K# I" I4 z* l
G: _7 i; g: m! f# i/ ]" X0 F  t- }
a
# @0 L: j4 M1 g( v, w$ p6 X! Va& k; L+ d- L8 B, c6 F
M M# e, L  R7 p( @; u/ f" |  @
Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
; F) ]' |* ~% `5 k& f求出参数 A 和B
5 y0 d! W0 f. p' L( ?, H  `/ F* a. Y(G G) 1G X (1)
2 u5 s+ |' P% ]4 ^# H5 d: t( G: D9 ~B
& Z4 x3 g, d, y7 g' ]A = T - T ÷ ÷# @: a1 V1 g! y% Z( O
&oslash;
6 B) K2 S" U0 y: u9 ^! l&ouml;; B/ E4 A- h. K3 j9 ^$ R
&ccedil; &ccedil;è
9 [" R1 D1 u0 f$ ~" n&aelig;
" U2 C6 z6 R+ i' f; h1 s. J求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B$ g0 w/ R* s! U
则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -
. Z# Q. `$ v2 W4 ]9 R+ x4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系4 z4 I$ b; Q0 d) B& t
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& k, n8 }& [  r" Y2 y' Q$ V: y
买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大
% i  t  r, K% S. y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:' B& L* T7 X1 L) o8 b
W = f (e,m);
% d+ H5 e0 T8 K1 o; o4 A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% e9 k9 S! @, l. y' l4 P
有关,设:
# Q" a8 I6 ?# {7 z4 Q$ s6 |2 F' ~m = g(s, n)- E" }# M% \% b1 Q* z3 j
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi5 e  ^0 Z+ \  R
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  `  s/ m. m& a% H
根据以上假设建立如下规划模型:
1 ~; H" k& C3 K' y&iuml; &iuml; &iuml;
9 S3 W/ `! |- G# A5 R&icirc;: Q3 r5 D2 z; _& e
&iuml; &iuml; &iuml;
% \# ?' ~2 [/ @1 yí$ T( H5 z  D1 v; Y4 p
ì0 J, P) x4 F: }
=, m: P" e$ q: ^0 O! C# o/ Y
=8 A3 ^7 k8 [( V
=
5 \& E3 ?; u2 W" h( `1 ]% D2 }2 n= &acute; - &acute;9 M! _  {( h* j0 L3 o
&aring;
+ r1 N: a9 z( V) x- N& C# X&aring;
; h0 F1 V0 Q! Q# J+ i=
+ g  k! M8 b0 x' o1 H=1 S4 A1 p; k$ r& E
n. N# c9 }- {, Y  G
i8 g: U  H3 b- G  r9 a
i9 [: F3 s" Y6 u/ G" t9 V
n- M, ^7 D* [5 Q8 }& ]
i
2 l2 O0 w. v) G) f4 i% n3 Ti i' C) N' ^& L; t8 H/ K* J
s a
: Q* ?% w2 S1 v- D# t* sm g s n: B0 N( I3 L4 S/ h/ e
W f e m
6 o, V- g5 A" Q# O7 g" |/ O  Fs t
$ v8 E( d; w' D6 hF W e a b
. u5 F/ k# x- k5 N9 b: X" g2 x1
  X; N; [  Z+ Y+ C. U* r, p8 ~  a" {: p1
+ p7 N, C. P- N/ ]. ?! r( , )" n8 }1 Q2 k2 |* w8 @% r9 H6 G
( , )9 D' M# B" B5 L$ U# y! V
. .- h9 G: h# D% `: y0 y, G* `
max. T. x' k0 p1 P, ?1 f( k/ H& C1 y
六、模型的评价及推广
' g: o4 k& j) U1 G6 W$ m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
% G- j, c# G: g% 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
/ H; K  p2 T" h2 B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
) s( \9 l) {# h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# Y2 T$ ?- u8 {: d: O
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。
+ j. u& A* ], U* O0 [- F& n2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文3 h; g* C  D4 A
10: k  ?$ Q$ q& j
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
. u; ^: q2 [6 B+ l# M( A) B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* g5 d2 k5 n( x8 E2 a0 q! `
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。
9 {8 e& ~# z0 x6 }5 L# j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。
( O9 _' \8 s! Y% f3 \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% q9 n2 j1 a% C8 ~
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DVD8 _3 G; _# S- R! h' s
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
% D0 J2 z8 D" `  B, u8 _% e结果难以求得最优解。' r1 F0 t+ T1 U8 z& y3 \5 Z. z9 [0 ^
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, i! Y% y; b7 P5 y& W! ~/ t
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
: h& m% w$ u' l, W0 i- [2 ]$ A实际情况,但在精确性上还有待改进。
( c$ O8 [" Q+ b, \* I* u' S$ ?: j[参考文献]:
8 ~. X, z& ]% `( z[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
3 l% e" `+ l! `/ ~; F. d  F[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; }+ _8 P- v% G& K  j! b
[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,
' M! g$ k- q6 m4 {+ b- m第17卷第1期:72至74页,2003年3月
/ K" ^2 H) Q2 Q2 z+ F2 K[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
/ |9 q# i8 d+ p[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日
8 C- r  E6 G; `[附录]:
0 m6 a  @# b, u: q* u$ s  t2 U1、问题二程序:
9 {# m" ]# c0 w4 z) @8 V运行软件:Lingo 8.0
7 ~3 b8 J( i$ ^) v) C运行环境:windows2000
( p# Y2 i5 o1 H) E% B  E' r运行时间:24 秒, F  o% X' x/ F
model:
/ \) x' p9 H$ H" [8 ysets:
5 o0 c! {9 z5 u# K5 E0 Vcd/1..100/:dvd;: H% ~$ W; m3 F+ S6 G9 ?
ren/1..1000/:people;
0 |" a% S! `  ]link(ren,cd):c,b;# F8 ^: ]/ K0 |# y3 B$ S  k
endsets
! J% D( o0 p) g4 ]" z& d[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);
2 S1 u( g, e) f1 {$ ^3 m!dvd总数的约束;
' H0 V! k0 M2 m@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));% t& p2 h* W6 {6 [4 C
!需求约束;
' w* u6 ]8 ~8 Q@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);
- ~; r* Y& M% {@for(linkbin(b));
* k) c- {5 `- L) _data:
% u1 H7 g* A/ \6 D- h; U/ g, H1 C8 Ac= ;!输入偏爱度;: i0 v( {* g5 }/ X
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;
8 f* F/ T! P+ [" F, \- v; Zenddate% M7 T! o- M. s$ X( O2 L
end
& j2 k$ Q9 X; D5 f- Z2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文9 ]. N4 ^4 P9 U% y* D  v8 T' H
11
; ]9 J8 A* {7 S8 g4 S9 O运行软件:Matlab 6.5
5 q/ |! T, I- c3 j运行环境:windows2000
  C6 |4 b2 X3 w4 q; P# Kding=[ ];%输入订单表' v. t7 M$ |# J6 u% b
b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解
" F, f% ]; C7 K6 s* d- vk=1;+ d2 D: Z3 R& ^- T, Z, f1 v
for i=1:1000% x 为分配DVD 方案表9 G- j3 B6 M/ |$ G; ~
for j=1:100
( s, C) B, G2 a2 L1 }2 [xx(i,j)=b(k);
3 B" m0 N, Q6 Y4 hk=k+1;9 Z' S4 z- j0 i$ T2 k' d
end3 P' f5 b( p/ c7 v/ d
end8 s( M$ N* t! S0 ^' Z" g
for i=1:1000 %满意度) F8 {4 e% O& [# t5 v9 ]$ K
for j=1:100% p8 B' y- u: W+ F5 ^: F! f
if ding(i,j)>0 %ding 表示订单表9 w/ x4 `! W5 q9 I% I# b
man(i,j)=11-ding(i,j);
$ y. p8 O2 }5 Nend, o% l! B* }# X5 h% [
end+ }1 }0 A: R9 ^) @+ F
end0 H# h6 x, e5 `; E; z3 |( {# A
tt=xx.*man;
, j7 [. x3 k0 l9 l# dts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值8 d( l1 c2 u0 S% l! G
tt=xx.*ding;, C7 S: F9 T& R* R: W
tt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小7 G. j8 @1 ~3 Z% {: w6 N) Y$ |2 R
for i=1:1000
: ~+ Z4 D/ a2 j; }5 E" R& Sk=1;- B7 j! s7 C+ A8 H1 j; m+ |% h
for j=1:100( [4 l- K# n! P" ]# V
if xx(i,j)==12 }, E" w& m0 I* e# f$ k
d(i,k)=j;%d 表示发放表( G5 l$ `2 w5 _6 V2 Y1 F6 p. g+ \
k=k+1;
1 P$ E* q6 ]# h" ~8 nend
/ m; j9 D% @5 N: w# Qend/ y& G4 F) d. F" V' I
end  \' }9 |: X3 B0 `
for i=1:1000  t! l3 h2 y3 W% E& [* }7 y
for j=1:39 _2 ]# r$ ]+ X5 Q9 s4 z3 z* k
ddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字2 A2 h1 J1 `1 j
end) O$ x/ w. _& W
end! R! h3 [- I6 ~8 `& t# W0 i0 Z1 C
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数
$ N9 ?1 c4 x1 s* Q% R! @0 [+ N( kfor i=1:10006 s8 T' _7 T2 }# ~" |8 Z# ~1 ^
for j=1:100
( @9 l4 |# J& G0 H7 M) z1 xif (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)& r) _' d, `+ A' U4 z3 i
k=k+1;2 a# F% Z2 B. n3 f  l% ^/ K& W
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
+ u* }3 P. I# Q; W( Y12
) r( L- Z0 H+ w1 p. K9 Yend
/ o0 g2 F6 o  M% z4 Wend6 \& k- E5 \( m0 R0 v
end
  {6 H* q1 C$ |1 O9 bk3 B& X( b7 |  E$ ^. X8 K  }* x
2、问题三程序* F+ G! V/ e  C
运行软件:Matlab 6.5: q6 L+ B3 G( ~3 Z' W
运行环境:windows2000
/ S* q/ p* k8 k8 I2 R6 mc0=[ ]; %输入在线订单表
1 Q7 j( w1 V6 C' J1 tn=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,
+ p. |8 E( y. {1 ~+ r% t# o9 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,, M1 T% H8 x2 s- \4 O, |/ f8 G
c1(j,7)表示借次数1 w% ~2 u6 b/ Y# K7 Y" 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1 S/ `1 X' b' w) X$ U  X9 Z8 |

( R! X+ p/ p1 k) u1 Ba=10;b=20;
% M: K- W- g+ R) O/ Oyt=olddvd;
9 t5 Y9 ^) k3 W8 tfor(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟
5 E( d; m0 ?1 k& T! ~0 J% ?+ Cfor(j=1:n)3 X% Y/ `7 I1 B" i/ \, |
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟9 C, p6 J  s! J* F
if(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end
/ F9 n4 x* |" `0 B( k2 ^  g. ?6 m7 cif(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end( q# \; Y$ ?; a: J" _# ^8 v  S
if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end
9 K( J- v1 N7 Pc1(j,4)=0;+ N" a& V( c: O9 x
end
) Q: `2 A4 z; P/ x0 R) Oif(c1(j,4))continue;end %以下可以租4 M( Q6 L% l0 i+ c3 x8 A# j4 m
if(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻: F2 G2 ~! d2 \( n1 Q5 G5 r
if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租
" ?! x# Q; ]4 S8 Y0 I  y. J5 uif(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到
. h, q' r7 Z* d/ Ec2=c0(j,;%以下开始租
+ V5 `  ~  D( b( |( r+ |ts=0;
& S5 g6 m3 q2 r5 I' U, M%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%9 i: u6 i% q1 {9 u1 k9 D
生成三个随机数
# t4 ^1 m+ M4 q. u% s; d. kct=0;
6 L# s3 v" t9 X7 P* nfor s=1:100
& T) ?" M* I- C- Q6 \2 Jif(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end6 P7 r: v$ c/ v: L6 o
end) m& H' `! n* ~6 t8 K: o& _
tt=length(ts);
1 G9 e* X4 n6 i5 U%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数4 N! v7 }$ ^  @& Y" {2 ]
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
6 G2 O% j; R- L; F, w134 f1 B% i3 {2 A: d$ r
%ts=1:tt;
8 c' D" e) M6 s7 W% K) T2 jts=11-ts;
0 a# c8 |% |* B5 m) P; X%生成三个不同的随机数,按照概率" u4 B5 j* A3 g
tm=sum(ts(1:tt));
  T+ I8 P- [1 M1 Xt1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数; f* G1 _  X% ^
t0=0; ss=1;4 K9 i% O$ Z1 m% X( K  U9 q+ N4 ?
while t0<t1
3 `9 S5 i$ W: U% q. U4 H1 i* qt0=t0+ts(ss);
% {* f( x: j+ ]( N# Z# X" j" ?ss=ss+1;
( O. T1 T4 v1 n5 x7 g9 q: a3 z9 L/ iend. w) Z5 N5 i; x5 G: x  E
ss=ss-1;
& t  ]$ G$ ^: P# nsj(1)=ts(ss);  o! L- H' `9 Y* Z2 c( C8 w
%生成第二个随机数
& Y$ G& U3 u1 S6 }1 t1 @& j7 Ifor r=ss+1:tt%删除
, l! G6 j* g2 r& Y% ]* H  Rts(r-1)=ts(r);/ a$ Q! i; C0 c/ e) C& O: p8 V; m
end
3 e( i+ f6 I: Q8 T2 Q8 n5 Htt=tt-1;
6 |7 k; b" P4 I+ x$ Otm=sum(ts(1:tt));) b3 q, N2 @( @4 \, G0 W9 ~
t1=unidrnd(tm);) F/ ~8 N; Y  C: i  V8 t
t0=0; ss=1;
* I( T1 G8 f( }3 Wwhile t0<t1
+ u, r/ R/ f3 }0 R& vt0=t0+ts(ss);/ m9 B% s, O" ^8 w0 ~/ e
ss=ss+1;$ ^$ D  o0 l  t( K) ]# d
end
: i' j8 ^2 Y* d0 Xss=ss-1;
+ ^- k6 I# s" T8 P7 D! y5 U/ Ssj(2)=ts(ss);
8 r3 Z- P2 ?  d& c2 \0 u* J- ?for r=ss+1:tt%删除
0 Z% b2 l+ e6 R6 N3 _+ Kts(r-1)=ts(r);* z; E! Z' K9 p  n
end
% Y0 C! D( @+ }" _: p, j- t7 Ytt=tt-1;
; \' k8 |' |- B7 T, [/ Etm=sum(ts(1:tt));
0 ?- k  D/ H- ^, y; Qt1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数+ F. T2 F  |6 a2 U
t0=0; ss=1;- D' F" \: q7 K
while t0<t1
% n  P7 t8 {" F; Bt0=t0+ts(ss);, J  U0 v' k5 n' F3 P
ss=ss+1;
" M! @8 i* ^  O" ~# F  iend
, E1 O( ]1 h  z0 x+ iss=ss-1;( C, G& W) K* I" R, f: `  ]
sj(3)=ts(ss);3 K/ X, J1 v- [8 ]8 r0 K0 W
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%4 F; {& o) E- m- _5 K; o0 S' S% j
for s=1:3; c* A3 Z& V2 U8 f' F5 M% y
j1(s)=find(c2==11-sj(s));
) e& u+ D! w5 _2 kc1(j,s)=j1(s);( O! N4 ^6 ~; G! Y
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文' i, }; ~% j# J! M! l% H0 u! ]
14
4 \4 Y% _: D5 S* ~5 G+ |4 Dolddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;
# U( H, ]) t* Tc0(j,j1(s))=0;
$ W' |% R2 Y9 c$ pend7 l+ t& h3 J* M6 m) [
c1(j,4)=i;+ R0 `. W$ M6 c0 ]0 c2 F) Z' t
c1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));( x$ f1 r3 W0 n$ a, y7 G# g
c1(j,7)=c1(j,7)+1;, _7 ]. n0 ~) r: f+ S' r
end! F- e, ?7 W5 e! k) ^3 b0 Y
mindvd(i,:)=olddvd;
" x" j- B: p- c4 ^5 e  g  \end% z% |% y8 ^& x8 U) Z1 j* S
mindvd1=1000-min(mindvd);
' x  R9 L9 g7 Dsum(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

* p1 v6 ^) n1 X0 u5 p3 W先顶个
发表于 2010-11-1 16:52:33 | 显示全部楼层
那些软件是不是很难学啊?
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