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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
6 T5 [& i. `; P, Z5 ~1+ Q- z4 J7 A3 X( p3 K
DVD 在线租赁的研究
$ D5 R8 q/ `. o  E  R7 p1 r' ?9 f尹作龙,姚明,金伟1 K- ?' G& c" i. o5 \' U
指导教师 汪晓银
( u# C( r6 v! W( g[摘要]:
1 H$ w+ b) u/ U4 a# v2 Z: X% U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5 Z0 u5 g; T5 Q
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
+ d4 w; X. s$ Z7 J5 _% N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% E: l% s( {, P" q) k$ S1 w* g
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
; D1 o9 p* U/ H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
6 i" U9 ], m% I- Q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
* q& ?% Z* M" ]8 r; [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
+ R2 h: n# v+ u' Z# V/ v下。2 A) p( h8 D" g/ G
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
, h8 h# ^" h5 q6 Z  S. e; M% Y一个月内至少 50%# U! X4 b8 A0 z- e% H
看到的最少张数
! B' r( k$ ]: H3 G3 B0 |4000 2000 1000 500 200
$ y: ~& C# P* I8 X$ D6 O3 i三个月内至少 95%6 Q, k) }. A, [" d
看到的最少张数
- u9 e2 x/ E% M) ]: x  o2534 1267 634 317 127
" z$ g/ H' c8 B2 g) i! ~9 L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
' g1 A* R/ W& S6 |8 M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) G2 E$ k! \$ z% d
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* o( O/ h$ M* K/ C
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
4 o/ i6 F3 ^" _" {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
3 q' g" h, F. X8 R. J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
( K6 P2 J( w3 T预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。
! w8 `) Z# s4 w1 J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,. Z: C% h! Q, ?# F/ ^9 @* `
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。$ v. w: P( h/ B7 m7 B) \7 p
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
9 }! x% L2 g$ G. U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4 u" U5 M- p0 q( f  a2 q
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
* ^! l* q8 W$ y  T" ?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
" v/ ?! V: ~* G$ ^) O! k& w' d+ J% s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) p5 k& `; V* h% j$ U% R7 }
性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。" N, M0 J$ G7 ^
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4 ], U" [' F/ R$ p  B; f2 L, h
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& J9 ~# o0 h( V; N. [- G* f
心算法速度快,但得到的解难以达到最优。2 z- `! Q8 Z& d" n2 F
[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
: E) k  d" R5 ?/ v7 D2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文3 J3 F; i8 T0 ~
2
% K$ Y" }9 s, J6 [一、问题的重述  _9 s1 X9 j+ X) B
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DVD1 B6 a; J4 ]1 W" ?
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* `2 S( o! e6 w
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。
: u, v- d' X6 M; |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
) \! s  @/ J9 w) F% c0 ~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
8 |2 \3 Q7 l. L/ ]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:+ _3 I- v7 Z$ M1 \
(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
* r2 ^8 a6 J( r' z7 ^/ k% d" b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( ?; @, r: A3 K7 i* K% T
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4 o% E  Y& Y7 w: u: u& H& e" `  @
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/ b7 ^5 b$ P# B$ }5 h, F+ z$ W
果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?
0 z5 h& C/ K+ s" O. c4 o(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, m* g0 L, 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
7 ~; K' D1 ?8 @; \% r8 n1 R# z' V出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。
; ~0 \0 b; V3 ?3 _4 r2 l# L- [(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* }- ~: n; Z9 n+ N
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9 e6 v& {: {  e4 @1 F5 k, R
月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
" p# E1 x7 G) T, d: e7 O" _: S(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# m& E) n# ^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。
7 U4 h& O2 p' G' G  H# X7 v二、问题的假设7 d1 n; E$ M9 O) o7 S5 a' x, x
1、假设所有的DVD 都不能拷贝3 i4 p; c. v; W3 a, g) g" f, U
2、假设调查资料具有一定代表性& X* h$ n0 }! J6 C5 W9 d0 V' f
3、假设所有会员自觉遵守会员规定
& m2 r0 |1 W: T7 ?3 A5 K0 ?4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计+ K, C: U8 h! q- t7 t' j: `
5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关! L  d$ k! Y6 i; h+ B- u
三、符号的说明. E1 o, i0 A) ], [8 r2 v, _0 V4 p
符号 符号说明
, @4 H6 t5 f# _7 A# d, @V 该网站拥有的总会员数; W, K+ |* w3 V/ Y
Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况- M6 m1 c- P( P" Q$ w
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度
, M* ]' c0 [1 k% G& dyi 第 i 张DVD 的现有量' a$ {' ^2 U2 a* A& I/ R
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数
0 J% }0 y4 k& G) vPi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比# C+ @$ W- K7 ?7 }$ K8 I" o1 B
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文7 Q  P4 v% N9 z" c# R
3+ s" h; x% A/ }. m1 o
R 为满足会员要求的百分比数
* t( P: a  A! j1 }! L+ M0 uU 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高
8 w) ?+ y+ f% e8 f四、问题的分析及模型的建立及求解
/ a! e3 W& Q( O2 d" T4.1 问题的背景资料3 o, P9 q) B( f/ {
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
( D1 B- b& l0 F* t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
* }2 t$ J* b' ^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
, ?0 n/ v1 w( @7 k: P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
: U' m0 G1 D# R  s( Y; b+ h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3 f) q6 l6 I3 O
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,
8 l; ~/ S7 u0 J0 E' a既省时又省力。
$ W- R3 H7 b' Q; b) \9 b. O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
( C7 q7 S8 G% N4 ]+ L9 C6 D9 ?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# s5 g, T: ~/ @! W( K, ^$ {2 r
了676.5%[5]。
+ W( m" ^3 w) @9 k0 [4.2 问题一的求解6 u. S- Y& |5 {: B' l9 M+ y. d3 ?: y$ r
4.2.1 问题一模型的建立与求解
8 K; W: c  A7 `2 W0 V! y3 l: t3 K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& \. ^/ B( T6 K! H1 B2 T% j# n
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" \$ f1 @" R2 F5 q
从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。
! h9 G8 S, K4 G9 w+ I2 D2 T% N由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1) ?/ j* a, [- |+ b9 i; `- n- `
表 1- D; V! g1 G- ]  j: ?$ ^) i/ [
类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数$ L0 j6 ~; _& c$ I3 d
A 类两次 60% 60000
  [3 P) k7 w4 lB 类一次 40% 400009 n) K/ `, _) O' x' V: Z( G3 V7 ^
考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:9 m9 B$ S& e, `! g+ _
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;1 d( e2 c4 B# ^9 R" y3 e
B 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;9 S5 q) c$ m- t' U. P
根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:" B& {6 U" E9 D3 n5 T- u8 b$ q
91 p1 Z- N# A$ v: K1 c7 s
23 N) T& [. t9 I$ n4 v& E) Q8 I
15 3
0 C' N; Q& l1 l' h0 A0 s1 =
, [  A/ @4 X6 m$ K0 D% U$ M; @" L+
; ^7 K. J, N7 z! o, z/ R- X3 F% _7 oEX = 16.5
& ]. V: V1 k6 i, Z7 t0 t! e1 _2
6 M* F2 G  z8 |9 I. x' _+ }30 35 t3 W! G( Q2 T$ [6 y
2 =8 y, G6 {* {( T' i' B% ?
+; ]& y# g  ?* S9 I; i
EX =
; C. s9 e- O3 q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
$ V& ~; Y6 w0 `% l( wDVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,
6 C9 P1 T6 |' t, J' t那么:
( G' I( e& i" w- m$ B6 F2 R3 q在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;. G1 ]: P& H- O2 P) j; _9 p3 t# q
在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)
1 O; w) ^& ?! u2 Q5 ?  {. l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# z$ I! q; ~! B; v) a
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):' O: `: e  {1 f9 b/ ]
表 21 k: ]% F5 E, k* Y
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
& v+ w" @& m% ^4
: t: O3 s" W3 t/ X9 iDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
3 i- b& ~( M: X经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%7 E$ T2 k# h, H. e
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。$ H: n% G8 f3 i/ O
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/ ?$ X! F. D8 H! q& e员数)。
/ W1 f  v1 j# l! {9 J- c2 [那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)
- R- T! }( m! q! ?1 U/ C我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;
: g. E+ i4 _: C求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):
' a! P/ S' g/ T1 D表 3; s: F# q% ^' w  U- n( j
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5! [( J+ \, B, b7 `( @
一个月内至少 50%
  G8 P- ]) _9 n0 Q- T/ [看到的最少张数
" e  c: J6 I6 j% a4000 2000 1000 500 200
9 V9 f* R3 B+ n" n三个月内至少 95%. i7 e1 h; l  N+ J* _  W
看到的最少张数2534 1267 634 317 1276 f) T# {& j# I- r8 r# ?! x! X
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
4 e( p6 F+ Q* ?% v: w* W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
0 |4 \8 y+ B5 _- p- P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1 U# ]6 N9 M5 X+ A4 Q6 n
最少张数为2000 张(小于4000 张)。9 O9 N2 q" m- x/ f8 h( R/ i) {, O
4.3 问题二模型的建立与求解
) Y0 S/ q$ n& v/ s4.3.1 问题二的分析8 ?4 m- t* I/ ]' s# a+ ?
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
+ I5 }# X+ ~) J* X3 s- S9 u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) H: c* `, `+ |  P
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
3 n; ~8 h% q  p& _4 ?; M+ h$ F& j' y员对DVD 的偏爱度为:
6 o2 H! p$ F% ?! x. |6 sïî- O2 u( S  w/ H/ I; Z/ l4 k, \
ïí ì3 ^4 `6 v! F  V* n- z' x6 B! X( H
¹3 ?5 F! n/ k7 I3 V2 ]# O
=
6 N9 ]( d7 l; n! Y2 F- K( Q: ~# d=) n+ \* d' p8 h7 S  i" o1 t
, 0
2 L9 i+ A0 _8 }' L+ u9 t11, 0
3 _' j' ?) v( `3 o$ g$ Y- Yij ij
% l. n$ x& X8 \+ Q0 x) l3 k: Uij
1 a0 O( e  ?) J, N- d  C% E7 e- p, bij D D
. [6 N: `" M4 i% I" I! fD+ v' m% U. n* r2 E, h: e
DL
$ f- ~' d4 f; R. E* [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; q) F, A' A) [# l0 ^, u
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
9 @( y9 b7 y% N第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。: p/ J- X# k% p" z: ?6 W  R, y# F* W
4.3.2 问题二模型的建立
6 b  C1 V$ F% H会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå
7 q2 S) s5 X% E' O7 G' {= =
% B! n2 C/ u# D1 N* L! `1 j  Y´/ L* D8 d7 V  I7 e4 G9 j! l/ i
10009 t9 ?' u9 d2 I& M+ P" x
1& O; j( O# r' q  Y1 ~4 z4 u
1009 u- m# G* a( U; Q: X0 J! d
1- F( c! W5 `' O3 M' }$ k
min
4 X$ e" u9 H5 X* Pi j( m; \2 |+ Q! T
ij ij DL C  V* i- J8 v& v, v
0- 1 规划模型的约束条件为:
$ x) F- L" m; W/ y1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;
! {  _. V5 a4 v2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。/ {6 i1 p9 L( x2 H  \; j3 C
由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:
5 u, ]0 n8 x. ^# @+ g2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文0 s" o' i" a" c
55 y9 r) R& h, r% H, Z  I
ï ï ï ï
! `4 I: R) c/ @! k( _î3 h% Q- ?# H. P8 M
ï ï ï ï; z+ X9 l' c# x# Q9 D" q
í
8 _4 `" m# p+ {; a- tì( W% U5 T' K. m$ `8 x
= =
; N0 b) h  @2 u! E( G6 e# z£
) `: I8 l) y$ \2 _$ e/ K=8 ]/ J2 z8 E; V: ?- D3 Q/ b0 @
=
, T2 k, T& Y" u- u' j- K0 d: o, _/ {´; y! j: n* w' ], _6 h+ N
å. V1 ]0 _( o. J8 K1 l3 a
å  {- N( }: o; r( _* O- W! a' ^
åå
* Q, Q3 x6 S6 [: F7 U  l; G=, O1 c' K+ x% j- q
=
0 M  \; a) A* Y+ Z/ Y/ {= =& B4 |. u2 V0 }1 |6 \
( 1 1000, 1 100)$ g: G/ _, p) l; F7 G3 i
3
  T7 T, o% C% w0,1
5 @& w& r# w" ^6 C0 Z, K. .
7 A2 ^- s8 y$ w  Z8 d2 {min4 T( [( J8 f% n( s, `+ O' k4 Y
10006 q1 b, h6 S$ w9 d" G4 J% Z6 e. \1 y
1
' t, B# _8 D9 N3 C4 u2 Z! k1001 j4 s% K6 [1 K
1
, E4 S! H" t, k5 t4 s1 y1000$ {# i. F7 c. E9 c' x* }& X$ U+ f
1  h6 f- B) J! G$ j
100
  Z2 D' P1 a' E  T3 R6 [1
/ \* k( ^3 x, M) p6 ~i L j L
7 }$ @6 ~$ B/ P7 yC y
0 ^, m) o% l. ]* BC
, ?+ E7 t; ~) w* cC) R/ P- I3 Q  Y/ R: W
s t- V7 ^5 Z5 M, y+ j
DL C
5 C0 c, M  O4 X4 \: n: l! |; V- pi
1 p4 O/ i! b6 G4 l+ S9 {ij j% u" I: g" Q, Y3 \$ p  B' \$ {
j
5 s  @( ~, a$ ], z7 h( \ij
! j5 h% y! R) |" m- Z7 Y7 gij
8 Z( {# a: U' s; C4 H0 Gi j. B% u+ q. {; V; F1 _
ij ij/ j/ J$ @0 E$ _, d4 U
4.3.3 问题二的求解
/ G8 P, j, r! ?4 w' J" ^$ i1 L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1 B+ z2 X  D1 d, T1 r( A- @
Ci,j 求得总偏爱度为åå
9 G  x2 s; z, J* c3 i= =
+ P+ W( _, U+ @1 ?$ X- G9 y= ´
. D7 o2 d$ }4 M2 w4 v% ^5 Y1000
' w9 ?5 S% k$ R2 c18 s1 Q- _! E2 ]& w/ v
100
" R  N" W& N; j5 _! L& F7 W! l3 _- a3 Ki j 1
) B3 h8 Z9 u! O) P5 Vij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求
' }6 s1 b+ n! p. U  V8 o/ P8 Z" ~预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:
+ u) i$ j4 S4 Y" k% M表 4
( g: M, p0 r% Y* |5 l% O会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010% P; @5 R  _! h9 E0 m7 O
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)
& O1 j4 V6 S  q1 P2 M2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)0 X% }% c* x8 y+ [2 [; D- _
分配
0 Y9 Y+ f& z- m. S; cDVD 的
( i" R$ w/ n1 q4 v0 ^$ k& M种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)/ y+ X% A4 @4 _) O3 T2 K
会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020
" n' b( v- f- ^0 f, R1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)
" F# h: r( R* V. J& R1 u; k2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)  F3 z4 _% N" {8 N0 P
分配
1 i9 V  C7 M% vDVD 的
9 D" _" K7 o& |3 Y# b) g9 z: ]种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)
& r% n% o$ b! x+ x会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030
3 j6 D- S5 d* T; N1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)3 H  P! k2 d* ?8 E1 O; i/ k
2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)
& Y2 F$ m9 p9 F* R! U5 s6 i$ ?  A分配
1 A# }* ?3 i+ Y0 `& S  d+ SDVD 的
% i1 S! K" z5 K  {$ [& E2 N种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5), O1 `3 |; e: C) N  M' W
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。
- g8 h  }& i6 Z5 R( P& n: U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
; z0 \9 I$ [/ I3 R) U: k! ]1000,即将此偏爱程度降低,再如上求解得到一种新的分配方案Ci,j,求得总偏爱度U3 i+ X4 a7 b6 `
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。0 s$ n# @* ^" u8 ~% [( C
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4 M4 A  Y" [4 i( i, k
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,
/ W9 c7 d" T  ?- ?$ ~' J9 j0 g3 @4 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
* B/ D2 {! h5 p- S8 K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 [7 k  F- l# \; ~/ X
样就无法满足所有的会员租到自己想看的DVD,而且一定至少有15-7=8 张DVD 发给
! u) R* _9 @+ `, L0 M了没有订这8 张DVD 的会员。( c5 R" h+ ^) v5 {. 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5 G( ^+ T, i. K7 _
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)
0 I: ~' M  }4 R. t8 t! Q4 o4.4 问题三模型的建立与求解
8 N5 f5 l6 d7 J2 W0,1 变量- l! k& S8 ?# ^& F
每位会员租 3 张DVD
( ?5 Y5 d% u! w0 X: V# |DVD 现有数量的限制& s+ A; |% A$ m& D- [6 E% [2 D1 i( f* \* A
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文* F4 i! h# T3 {$ o
6& A9 ^6 ~/ ?- Z. z% u( f) @& M! w2 B
4.4.1 问题三的分析及模型的建立& K/ S+ d% n% R" Z
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
6 T5 f# S+ y1 Y/ z0 @% _4 M会员的满意程度达到最大。
3 e( s: p* u0 J% 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' ~2 A9 p/ U% U9 C4 }* z
记pi 为 1,否则记pi 为 0。5 [. g+ P5 M& p& W7 z2 t; m
ú úû4 j8 ?1 h, W5 @) z6 O' D7 A
ù3 d: C1 {1 B- P  T
ê êë6 {& [. ], }5 g* M9 k
é
6 L: B8 y7 c, B( c÷ ÷ø4 U1 O2 r4 F3 k$ {- b
ö
( a. p4 w8 j6 q& y' U0 Q9 T5 q6 |ç çè
0 Q0 b6 \2 t* y# Z7 qæ  }9 g+ v! `3 }8 N
= å
% y4 \  d* G* R1 D% K=
, ]/ P( g$ _9 a: W! A7 F) w3
  r& X  a( F( s$ v5 I100
; X3 K! n1 Z$ E, L8 z& b7 G, Rj 1
9 d' F0 G# x% a! }+ S1 J) R/ _i ij p C (注: []为向下取整)
& [; c- r6 m2 l5 o/ w3 D要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000
1 s1 T8 u" b6 |# u/ ]' p: }* Q; I9 O& N/ E1000
2 o! z  J+ i2 B: h5 @" o1
" g5 n( D- O9 a7 x7 O´ = å) B4 F3 O4 r  M1 c8 }
= i  m3 @; ~, ]% I
pi' a7 m, Y  I5 N/ G% S
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:5 P' r6 G4 G  f: e
ï ï ï ï ï ï
- d' V% {6 ^% o1 B) iî  x& w' H2 G; e8 s% ]
ïï ï ï ï ï
$ V. @7 p  X: \/ q$ {í
% d+ u' _9 ~" `1 F2 ^ì) i' f/ i% z# Q# P  Z# `
= =
0 w, B0 r$ K8 f& v& C: h8 q' w=
9 u" c; c0 V+ L% f$ q, G, \ú úû
: ?4 Y8 Q" m# E0 L7 D& iù: i' x" J: i1 x+ K: T
ê êë0 O) k* O; w2 ?. |9 K
é
. N" C' c7 Z& ~÷ ÷4 q  w6 d$ x8 U1 }
ø
* z/ l# x8 ]& S! h8 Bö: I2 m. \; ^1 ~4 L, ^1 s, ~
ç ç6 I7 z( x! {' Y7 X% F# E
è+ E/ y% r& y8 H4 t4 Z: ^2 m
æ+ L) a1 x9 @+ i% s6 V8 x$ Z- e# L
£; [$ w- h, D) g4 F; u
=1 A9 G( k& I( ~% f
=
6 a1 [4 h1 j; l' {" l- l- H' d´
0 I! Y$ `- ^* {  O) N' o- @å å" p! |6 }& X- }( u4 p
å, U  }- K) y3 x- `
å! l* i. X6 ~% b4 O4 n% A
åå
6 [- V  w7 M3 ?4 S= =& G, z2 X/ l0 i  |- N) D
=
0 |/ w: x: C0 N2 L=/ ?% ^# d% m4 m2 |8 p
= =/ c% z- m8 \5 [. b. f+ d
( 1 1000 , 1 100 )
. T9 b) O% m5 i, c4 O  j' Y3 0.95 *1000
( y2 L! c# h) I+ a! A2 M2 \36 W. w$ Q: T3 J8 A4 D
0,1
( H1 M8 r2 N0 i% L3 K.
" w1 L. {8 h# z+ q9 kmin4 G, M+ W* P+ M7 U2 e
1000
) z6 i" X! G% h4 }6 W1  J. l2 Y2 m" t: P+ y, K
100
2 D( G7 `9 T, q3 ~4 L0 U1
# h5 o- ~/ W: {& Y+ v* E! P+ k1000
5 F  @- ?$ M/ w1 R: n; b" @1
! j/ j" Z2 `" [3 `% D. f100
1 z/ |  z/ s3 {1 I1
! w5 Y) v8 {- |1000! l0 S/ c( h# C. g+ B! i* A1 E) H
1
! g( H8 ~# Z; L6 J1006 {+ ]1 C( ^) Q2 t' D9 m6 v( r
1
3 y2 B4 ]" y4 w) |i L j L
) E1 R2 r$ T% l% K0 AC
2 S: c7 q4 O$ R, ^' {C y
2 {! o. S  [" r* _# @- i7 |5 H: xC
9 \6 |* H  n+ b* t- {C
3 e" m; D) b$ c9 @4 gs t
0 Q( J! y& M2 N0 O2 N) TD C
& g9 r7 w) _0 V. s% W3 m' ~i j# M9 X+ m: D9 g. s* p+ L# h
ij
: n+ y2 O7 Q1 \) n5 Ei
0 d( h& M0 @3 n& Qij j
& U7 r9 L6 [, B3 K6 Z/ \j
* `* Q! q7 {' y& bij
# _, v5 B' L" Y# I# Qij# o4 X: z9 i: I
i j
9 M/ G, N9 V$ T: qij ij1 _% o! }2 c) a( W# {
4.4.2 问题三的求解9 f6 o( ], o' n9 e; V
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8 v7 I: W/ Q1 _
如下假设:
9 O8 v! {+ x1 ]0 I' L2 D! ka,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
# p1 J: d5 U2 E1 A还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。
; H) o* B, X4 v' R3 K1 }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* b* U9 l: `- C, Z8 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: B, A$ K) }. n  Q, w- s; M
&aring;=9 Z. P8 q  B+ T" H7 n2 a# W
-( Q: R$ i% ^1 g+ r
-6 K3 N' I, R3 H1 e& s+ M1 f( a
=
1 Y, O& a6 K2 M7 x  L) b, L1 e- sn- [9 V' e" r4 G2 ?0 a# K7 C
i i" ]; B0 v4 U0 [) }. q9 u
k
# I# a: D, L0 F! K0 lp k
( v9 N3 k- r8 U0 |* K0 _! O1 11
3 w4 n0 [/ f$ a# c; q112 F9 `4 L, S6 Q& J6 Q
( ) ,
" t7 C4 m2 X, }c,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,7 [) c* d$ F4 Z! s8 g) p" ~
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  q& k+ {" @& A. m/ [; Y
求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。% W& d! F7 u) \! x6 h* 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,5 b" ~8 G2 u/ g  d- e
其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):
/ [- b; l, L4 }' g6 i$ Z1 @8 E表 58 A1 `& S8 V: x5 R( q- O% T
D001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
9 d  \5 t, P" g4 BD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
+ u) W, Q; h" R, y* H, AD021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35, M& N& P5 @0 Q* W& L; D
D031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29
- d- ~0 }+ D9 Y& f- H0,1 变量% t% S% u' e: I+ F0 M" ]
每位会员租 3 张DVD
' v5 @  g; {- ~: F: T8 G/ jDVD 数量的限制
; y# R/ Q& m7 @7 p' J( [& g2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文3 F9 ]! F: V8 ]# e
7+ Z3 h6 O1 g' ~/ d' U) y
D041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
' P& W) P& c2 Q9 r( F8 S% s* {  w2 @" b: GD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38, c4 i. U( a  |' }& I
D061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36  h. g( q6 P3 O1 z* m; M; \8 S
D071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33
& [( n" P* A! w8 m9 |D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32
' r7 k9 m- j8 o  \! xD091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34( Y3 @( T) c6 ^1 I, U
总和 3086/ f% @5 C. q1 K' U
Y
( r; i5 h  T9 Q( I! Q4 gN7 M; Z! S6 o0 m) ]8 ^; G( R
Y- J+ J2 D0 C4 T3 z: A3 B* f# d" }
N
- `2 \+ y. m. U' q; \/ u! YN$ S! Q+ {7 t0 B2 E
Y3 T" P% V5 H% S
Y3 @, \( h5 A) J$ {0 E7 Z! E
Y. h& m! @$ X5 i" x) A  h1 Y
i<30?! u/ p( a! V$ W( P6 O- L  i
i=i+1 第i 天
9 A5 \8 k9 X" y9 Q7 a6 rj=j+1,
* I' c3 y) R8 q9 [第 j 个会员
! c8 {  `9 o- J, p$ C/ L) x. Ej<n?% c6 J1 X4 B$ K& A. X
会 员 j 是否还8 R6 d8 E% H* ^1 x$ A0 I6 u
租到DVDd1,d2,d3,
, r6 F$ I5 P7 F! PD(d1,d2,d3)减1
0 l0 |* R/ S( ]$ z% E计算 30 天中Di
- w& N6 ^$ h+ s9 o) a* t5 y的减少最大
8 B% f+ {" M! F' A. a结束
1 k; L1 @; o+ d# ?- iN' l* c9 D6 {4 S( n! N4 E0 o  ~
将 1000 个人分类i=0,% v3 t. f- Z6 N! m' K7 j* u6 p
D(1..100)=1000,8 P6 k# Q. j# K( w. ?
j=0,n=10004 ^" p' G4 [' q
还回 DVDd1,d2,d3,
8 Y& k- A$ W$ }$ v* j+ nD(d1,d2,d3)加1& s6 C3 p& ]9 L( u* p7 U/ Z' }, ?3 S
会 员 j 是否租. m  y% o: ~6 G7 N+ \$ _
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
1 [5 z- G) R% o7 o8
" z, h" N. z4 s8 I/ T2 w图 1" a  ?) y2 s8 U! n2 G" V( D4 G
4.5 问题四的分析, k/ _( w; d* f; _: Z6 y
我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:6 e0 q; J0 \/ z( `  V. B
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
: b& J' ~1 Z* L, m- N情况?
. G. W3 [& Z) a3 n假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5
, G# O2 _# T7 |( {对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。
+ @, G$ |; K* b+ v以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:
# I4 m2 U' B4 e0 n" k: fX(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}6 J+ k. }+ U5 X! z4 @. q
={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}' ?) q9 ?8 }3 D  F% y# L6 S2 N
={x1,x2,x3,x4,x5}
- A8 P1 R1 x6 a3 L, O7 [: Z0 d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  I' \; s! ^6 F. W; F, S+ x3 O
(即1—AG0):
, ]+ ^3 V: F  C4 k* `&aring;=
7 v, U0 w$ V) Y! F& G=
9 c  y8 O5 Q; G; Ht
% d3 [- K- n. v/ u) |; }7 om, x! D2 ]: o0 R! Y/ R
X t X m. s; H& T4 G  Q9 e3 j% Z2 n; E
1
0 ~( N3 d' ~$ v, s7 i(1) ( ) (0 ) ( )
* Z6 k6 }$ A2 p。得到生成数列X(1),如下:
& z$ V( x& G, ]" A( |7 g  aX(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}
* E" }' b8 R# M+ l/ I={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}- Y! f' \; Q: \9 U: }
={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}
4 J, _2 D& Y( q& B构造数据矩阵 B 及数据向量YN
- f% N+ H0 O. b4 z2 `ú ú ú ú ú$ r  S3 I5 `$ y7 H' m; H" \
&ucirc;
- e$ h% m% s  ?' w5 n2 G4 f% v- Pù6 ?5 v* Y6 C: r5 ]( f* B  E
ê ê ê ê ê
. n- p4 E1 F- U3 c+ n&euml;
' h* H) ^5 c. W3 N0 oé8 `. V2 i2 x, [' w8 L( a( t
- - +6 x& p5 q, V3 i6 b
- +6 ~; F% l; V/ @! ~! m! k. n6 _
- +1 {" F2 ^6 `8 {* H4 a* m2 V
=( X1 [( e" k3 y( K, N9 @9 J2 w% X/ D; U
1/ 2( ( 1) ( )) 1
- ?# H* E, ]* A& }  _, P% Q6 m1/ 2( (2) (3)) 15 \( H' }6 S7 o" j8 x) f
1/ 2( (1) (2)) 1+ z! H/ L& g' b4 e
(1) (1)
/ F# B" z) T5 t. {$ Q0 Z: p(1) (1)1 G2 ?2 B# p; d( v- G
(1) (1)3 g: J3 M: u; V
X n X n7 Q& a& h+ ?! T4 m5 T
X X/ X; Q4 p7 {7 j# ?3 v+ T0 I! }
X X
4 Q2 v( I3 r" c( P; E# m) qB- b5 E- H3 {  k, M' j
M M& l  m% L" W2 D3 W; x" {
YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T5 R( K$ u( s6 I# s
求模型参数a :% H6 I1 _2 m0 @4 y
N
: ^/ j9 x1 E- O* na) = (a,b)T = (BT B) -1BTY$ R; t0 M: U, T" C8 _1 r
建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:
) M* E, {+ P$ Z3 {3 K4 Na
; |- @1 Y" _4 Hb) @& ]9 D3 I, [3 @; j" M5 G
e0 E  u/ J$ G# @2 L8 e4 o; B
a
! V! b2 ?" D) Xb
) g) C# U0 X' S) m  x/ U) iX (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )
: c. I# k$ J" K5 X* m模型的改进:
* d% s7 g/ S5 i) l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: T% C5 v) L0 O* X' g" N& c- n, e$ @; ]
写成:# B/ v, E9 E& t- n
X (1) (t +1) = Ae at + B# l, ?2 \, \6 y- G
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
/ v2 o: c" B3 d  W矩阵G 及数据向量X(1):$ R. {( Z" ^2 D. K4 B. W
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文7 M2 E: E& x( ]5 i
94 P" }2 L4 t& f0 N# W
ú ú ú ú ú) }& r- ~) U+ B2 b+ f; W
&ucirc;
! c( \2 s% O! e+ \! X2 b6 eù0 M1 O* O1 E9 v1 e9 h6 {/ }
ê ê ê ê ê
9 ?4 w& B7 t& C2 F3 T% a&euml;
. r5 q1 G% w3 n( B& l  _. n; A1 mé: X- J8 Z* Y) Z" W
=
1 f" w' d5 p: q- -" f1 ~. z( r8 f. D
-
8 p+ M$ p: m4 b) x9 v; ^. |+ u5 u1! u; K7 U* A2 T. n
1# E, v! A4 w. l+ E8 j" b
17 _& l3 l& @( K
( 1)
0 ?6 m. B( r1 _9 A7 g0
1 ?+ }5 M( j" G4 ee n) A# \7 y2 h* ~# [* L
e( m3 {3 Y7 q. F5 A! j- t3 h
e2 `! Z" `! F- j1 l8 }2 P
G
) W& ?' m+ `, W# X6 t, g) [) Ka
# U% J' y( j" @6 S8 i& {+ }0 ha3 x1 R: C6 w/ q
M M
( d* D" ]) k9 i, vY(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
  b9 D: b! Y9 x4 ^! {求出参数 A 和B
5 h1 m4 J" c" p- o: r(G G) 1G X (1)
/ R( q! k; c% U- T0 R- V  PB3 f, v+ L5 H8 ?
A = T - T ÷ ÷* m9 c( ?# R. m4 A) T  q5 x
&oslash;
( @; R/ M7 H# q: q9 V  c&ouml;+ S2 R9 u3 H( |+ X
&ccedil; &ccedil;è$ W* j) ^* M4 s) C7 g
&aelig;' h; z# o! h' e- A3 r% R# s. O
求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B
5 |. D" D* j4 X则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -
! x, }0 B& M" B0 Q4 Y7 p4 D4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系
8 k- x% |0 \) J% v% 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* L" Z# z$ y) C( o) n' f8 h6 W0 |8 I* w
买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大4 U% C2 K/ n5 I' W3 X. F
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:1 z" m& Z9 F8 E2 v; x
W = f (e,m);. Y2 f* e1 J: w7 @
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n5 F' e! G7 y0 q" w! x' z
有关,设:
3 x, w; o! {$ d. S( W. nm = g(s, n)1 n8 i8 U, X7 q3 `3 f% p: P* b
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi+ p& `2 H) ^- j9 A
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8 F6 p6 |( e; X
根据以上假设建立如下规划模型:/ }' m- }9 @0 f/ V& y" {4 A  I* f
&iuml; &iuml; &iuml;7 n$ b9 A/ e$ S$ [* l
&icirc;
. i+ K% Y8 J, E0 v  }&iuml; &iuml; &iuml;
9 ?. E  b7 H/ L" H: ví+ e' I, g( X- T4 [6 W$ [; z
ì1 }& r8 ^3 \# @" G( d  T! Y$ J
=0 M& ~. j% }5 ]' Q, z$ Z
=
2 e6 L7 j" m0 |+ i: h9 c+ k=
3 `* u/ k* J0 @0 ?7 L= &acute; - &acute;
- |2 Q& M4 f' @8 Z# g3 M&aring;$ e+ q. |8 c  ~
&aring;- k  C3 {$ ^" m* a- q
=- Z0 k$ Z$ }" _( U
=6 c* }8 M; Y, Z' U7 ^) {; h0 ~
n* |2 m2 O, W7 d6 i( b  p5 ^
i5 U+ l, q' \  [; ]
i
7 L* p* i; O/ f+ }n" j+ T6 y: ~4 _  U
i
5 ?, U( o) }/ p1 R6 Oi i
* |7 C4 P( W/ x1 A6 E3 e9 N* j* d; us a9 h9 }2 W  x2 U/ G: }3 J1 `% R
m g s n) ]3 J6 c; t9 a' p
W f e m# p3 H$ t4 P% c$ \3 y9 {
s t
( f/ K/ X7 X: w( a: {0 RF W e a b) _& C. |+ M/ R! U2 W/ J1 J  D
1) m; u  s1 `3 m$ u
1
) Y' v3 Q9 g5 o  e9 w0 J( , )8 J$ a5 y" H* T# Y6 X2 Y& e3 H) F
( , )
% r7 j! r' I2 v. .
! d: M( S6 w; X7 Wmax7 O! q5 P- ]% F1 F
六、模型的评价及推广( B/ y8 q0 E6 p4 F4 d
在问题一中,我们的根据实际的情况,突破传统以会员为参考切题巧妙地转为以经1 H) A/ Q, u: r9 _. r3 u$ }
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6 F( p" F2 q0 L" n4 e
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
0 G9 K% c0 r5 Y) \4 |, D" k8 X" 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3 ]$ X2 J" p% v2 `8 ^+ M1 ^
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。
/ L9 [/ D! d* `* T$ s% h2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
. t8 y& `% h* T) F7 c10
% y6 y# y3 ^, S5 S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
1 u5 h) W7 c' x$ A! s9 I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
9 ?' L8 G' U' c+ b9 {7 }( H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。( x" e5 i( s, A6 ~# W1 u1 f7 Z: H* m
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。* h2 k+ W2 ]/ o+ m% Y1 n* N8 C/ ~
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
" j  }. |# {' Y/ i! l& P- i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  n& P2 |! D+ N* ?" G
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
. [: h  r4 z% X( R: ^" J结果难以求得最优解。4 G# g$ O8 @( n! ?) r& r
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' Z" J% m3 |2 ~; f' h2 _/ @
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# a( R% \/ v2 ~2 X8 `0 U
实际情况,但在精确性上还有待改进。: m; Y3 n1 S: n0 m* k/ [. h3 W  K
[参考文献]:" i4 ]* Y- A' [' X. t: 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
8 }, C6 V: o* v$ Z2 C# |9 a$ E[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
; T2 c; _; m3 j% A[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,
9 y; w% a) E1 p9 [第17卷第1期:72至74页,2003年3月
( |1 r4 ~, z% L% H[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
! y9 Z7 M! z7 m# m$ @; Q[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日
% n7 N0 D8 E  {+ s[附录]:
4 X& t4 Q0 f- G9 P4 {7 `1、问题二程序:) i7 D0 ~' J3 X8 W/ x+ I& u
运行软件:Lingo 8.0% Y8 k3 U8 l7 e% p. M$ R& p
运行环境:windows2000
$ E& ~& R6 a0 ?! N3 r5 g/ F运行时间:24 秒: ]' i6 l# k3 l" Y& w0 N) {
model:
2 g5 n+ @1 v* h9 ^$ Bsets:% Z' X" ~, o9 U$ [! _
cd/1..100/:dvd;
0 T) N5 w1 ~2 G* |7 |* aren/1..1000/:people;2 O; I: Q8 L+ q) k
link(ren,cd):c,b;
: n: n) |+ r4 @* M4 a1 j- Xendsets
! w6 V( u0 K4 U( c2 I& _& D[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);% P$ G% j/ x, s& z3 r. S& {
!dvd总数的约束;! L5 N' y& p) ^) P" N
@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));
  N* l. o% O/ P$ L5 |- Y! u7 t!需求约束;6 Y, H! y! ~  j# F0 d" T
@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);# P' @9 C( A. a2 {* B
@for(linkbin(b));9 J2 V/ H8 x5 Z' V6 i
data:
0 A! w3 \" c) T6 x2 Z. [  Cc= ;!输入偏爱度;4 q# c& O( i& g! j3 ]8 k. m; g! L, e) @
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;" a; ~8 L; x+ _+ J" S) r6 N
enddate
; t9 s6 e5 H% Z2 R/ ~5 ?- [, A0 \end% [0 F* B0 x% e. q1 ]
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文9 R) ]* l. {& A( k  e) g
11
& K+ U# r  E1 W; x运行软件:Matlab 6.5' I% U) [5 @* x: E/ u) o( M8 v
运行环境:windows2000
2 t/ ?/ A6 O& }4 p( d' R  y1 ?ding=[ ];%输入订单表( A8 x) [7 e5 p( P
b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解' u" J' `0 c4 g/ c2 |' A
k=1;
& T! G3 {" F5 H/ z5 c$ vfor i=1:1000% x 为分配DVD 方案表6 z. o. B/ U0 M( e% w2 b
for j=1:1001 m' N) r2 Q/ e& ^5 t
xx(i,j)=b(k);
+ B$ N2 Q( u0 z. Yk=k+1;
4 w3 a; W6 ]+ t/ ~( M; Lend
) y. G+ a- x' T; |8 uend
9 y* l4 S! o! g5 j5 z2 ?. S* zfor i=1:1000 %满意度
% D% Q' M! U3 U- O; R2 r( efor j=1:1006 n: A8 |' d" j4 m  Z
if ding(i,j)>0 %ding 表示订单表/ U; Q& l; G0 u8 {+ A
man(i,j)=11-ding(i,j);6 T0 }5 Z7 z$ \/ h- O' F! y4 u3 x
end
/ d, T8 @  ?% }9 Dend1 J$ ~9 K3 I! q" d  d' E
end
3 ]; c; c/ K1 P7 S  ]( Ltt=xx.*man;
6 Q5 A: ]2 A# [ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值
2 F) z" `$ R" O6 a$ h, n$ E* D3 y0 s: gtt=xx.*ding;
, o, q( j( h# D) p2 E2 c  s  F8 ttt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小0 p. T* X  ?# E
for i=1:1000
" P2 B/ @1 x: W. b: R2 |* T) ak=1;2 E) K- Y6 e9 `9 d& e5 X& o
for j=1:100
- R' ?8 B) d) ~8 V  p; o2 D  l: J% cif xx(i,j)==16 Q( u* R/ V1 P) [* D$ T& T7 h! B
d(i,k)=j;%d 表示发放表
- q& M5 A4 G7 e- ?k=k+1;
- J+ y# ?9 B/ Q" O( ]% h7 m( yend
" k9 C8 s! ~. e% \# F, i/ `1 l& C# Xend
+ z' a6 C0 v: Z0 I/ |+ f7 oend
" m; j- E6 k; Dfor i=1:1000
9 H* x, F2 L- C9 {for j=1:3* z5 Z4 w' W6 f# [
ddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字
5 F6 s+ ], ^) S0 I+ b; d0 bend
; W9 w4 U& S; e  B' }( J, M' }' Bend  |' E# z( I+ S4 n
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数1 H7 ^' [% J( a* ]. A6 d) b
for i=1:1000
. h% H! [- t. m7 l7 hfor j=1:100
7 E) Y7 x* Y( J4 }, f: @if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)
/ a: O' P) h( h1 P) L+ w( [* L$ jk=k+1;
' P4 b* u! W8 N) I8 X2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
9 A; r: w$ w' g. u4 [- H$ P! N) P( r12* [% D# |# |+ @6 Q. S' o
end
5 x" F; S% J6 F) ?* m% tend, R  O) |# z. {( x
end
  Q3 y+ i/ A. c3 t9 Ik
) F: Y" _; k+ [% u+ W2、问题三程序' U, z4 R. x/ [
运行软件:Matlab 6.5) ]# C: c, d5 j! p, ]( n- m
运行环境:windows20007 A# p7 t. {/ \5 Z6 U
c0=[ ]; %输入在线订单表: l& R9 g3 d+ e! G; z+ D
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,* m7 a% c# S. k* m* e3 y) n& n9 D
olddvd=ones(1,100)*n; %c1(j,4)表示借的时间,c1(j,5) 表示还的时间 c1(j,6) 表示会员的类别,
( j+ d1 U, n' d9 L5 Xc1(j,7)表示借次数
% i$ ?/ Q2 [% Ac1(:,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 R2 e! j8 \( U) X! a' v

. U( w" V7 y! E* G* ]a=10;b=20;
0 s. A/ C: ^# N6 T, j/ wyt=olddvd;
6 {" p9 G" f! W, Z0 v, T1 Kfor(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟- K. q6 A2 q6 R
for(j=1:n)
% L$ w: e% H0 R* J5 c' ]: Qif(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟) C/ t. p; v2 C- m. l7 L9 j* V5 o
if(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end
. F8 ~3 e% J* l4 Y% Wif(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end
" H4 g# d) W8 n& E6 L( E7 V' F9 rif(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end
+ T2 {& Z  m& I: vc1(j,4)=0;
4 Q+ ?( l/ k$ ~0 Oend1 L: L7 g' M/ Z4 g( i5 G  m
if(c1(j,4))continue;end %以下可以租
# a6 F0 L" v3 ]if(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻
6 G6 [% B# y) U( a+ l6 o0 hif(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租& a- S3 G' F. @9 J2 _8 ?3 {5 ~/ v
if(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到
8 J% m% h0 A3 Z/ H4 tc2=c0(j,;%以下开始租/ l6 c; j1 V/ ~% n! b
ts=0;
8 v. ~. G! C# K% ]7 }& e5 R* A%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%! |5 i3 b5 d1 F, K( V' p1 O- i
生成三个随机数
: T7 b8 C+ H% A+ V& }ct=0;
, ?0 }, u( s5 ^! y9 {for s=1:100' W4 _$ J6 x5 d% e9 H' I
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end) {9 b$ _% t% x: w' C0 \0 s
end
4 v$ n  {! v, c0 u! _& ]5 l( p% Btt=length(ts);
# B" Z& O- j7 P1 Q%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数" Y2 T9 a) ^; f3 K& L
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文/ w& `" m* i6 d# R) b2 r8 G, R# r
13
% z* q" M# Y; t$ `6 [6 `8 R%ts=1:tt;
- b" |$ _- q% J1 M3 A! ]/ Dts=11-ts;* U- O5 L" v  s
%生成三个不同的随机数,按照概率, `4 E4 W* G8 C' f
tm=sum(ts(1:tt));
5 g8 {5 E3 H0 `/ g: Bt1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数
7 ~, e( ~  \( @) e) t3 }) X3 Ot0=0; ss=1;
6 i! \+ @0 e- I# H# Cwhile t0<t1: U8 T1 S; e6 }1 D# |; n6 Q
t0=t0+ts(ss);6 s. p3 y8 W4 r9 A2 s' [% f* T
ss=ss+1;
4 s% R; D# D/ i# t8 B. gend( o1 l) L" Q$ `4 p
ss=ss-1;
" e2 j6 n2 q! L& B" U6 H# J% O; xsj(1)=ts(ss);
1 o- G: o1 e' |9 r1 A# Z%生成第二个随机数' J* L: u- s: K- f4 E" y
for r=ss+1:tt%删除
3 O! `: p; X" i9 o& Qts(r-1)=ts(r);
. G4 L/ z! S7 i' m- P. a* xend
" B6 Q$ }/ r; `5 utt=tt-1;& v; ^3 k9 O' R6 O) R) c' D$ K
tm=sum(ts(1:tt));
- D  ^: n2 g6 w2 E3 rt1=unidrnd(tm);+ W& c# p* N( f- g' K! I
t0=0; ss=1;$ m. S4 S1 Q2 I, n% j
while t0<t1
8 V; _: w" M3 Y. o2 g, At0=t0+ts(ss);" O% \( T9 P( e; {7 x7 m  N
ss=ss+1;
) G$ l# a' S9 ^! Q# zend, ~) `  h( M: P, \; \
ss=ss-1;0 Z+ _# _% P$ o) T
sj(2)=ts(ss);( Z! A) p# F% q: t4 J5 i! r
for r=ss+1:tt%删除
) u$ Y! O5 `' k5 m+ Ets(r-1)=ts(r);
8 ^% L/ Y! ^3 `end
) B( A: m8 d+ V9 o8 `( jtt=tt-1;) m" }( H9 @  e: _
tm=sum(ts(1:tt));
/ ]( I& z/ |) \9 i/ at1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数
. B6 d4 Z  [3 a5 |, H/ At0=0; ss=1;
& h; g0 V# L, }) p! C  |# W3 j, |while t0<t1, A& s" c9 O: T! l
t0=t0+ts(ss);2 U0 Q. [6 |8 N" {2 e
ss=ss+1;
, Z# F$ i+ m4 a* q, Aend
1 t, X& C; a7 Q& ~3 W8 V/ U2 L2 ?ss=ss-1;& ^0 P  c+ a7 w3 C- Z1 @/ w# f& w
sj(3)=ts(ss);. s5 L1 u/ o( t- @# t& D9 l
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- v2 q* J2 K% m; d' Efor s=1:3
) x) @& _- _8 t7 M0 lj1(s)=find(c2==11-sj(s));
8 C9 W9 W$ ^. e( jc1(j,s)=j1(s);% F6 g* G0 U( [3 h
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文9 C& D1 V) U/ [6 c! Y
14- M7 b. @* N6 a4 v0 _5 A
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;
4 [$ Z( R" S) m7 O7 q0 sc0(j,j1(s))=0;
5 s: \8 W+ d) m1 j; H  Aend5 Y8 ?% d& m2 F5 a% r! c; W9 u( o" b
c1(j,4)=i;& p: I! i, G' }) [' [- N
c1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));
* z: i3 O( R# q1 L0 K$ pc1(j,7)=c1(j,7)+1;  W# m- C. f! I: d# K( e% h3 g3 d) Y
end
" k7 c3 S, l# jmindvd(i,:)=olddvd;
* ]* `( l7 M; f8 f: Q% o; w$ z$ D5 a/ ^end/ ~7 o; I- Q& @9 R4 z
mindvd1=1000-min(mindvd);! f- f3 ^" y" W; f+ i# \9 E9 z
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

1 m7 E$ V. @" r7 Y4 ^5 A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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