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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! B, o8 G; ?* c" r8 b
1) s. x1 J, O, L: B+ l- b' l7 L
DVD 在线租赁的研究0 }  w2 X' b8 J: u7 z- W9 h1 y
尹作龙,姚明,金伟0 X3 m" R8 a: t7 i! v
指导教师 汪晓银: j0 F; U$ z& h1 I2 J7 k% E
[摘要]:3 V7 ?% I- n  `: [+ _- P# f9 L
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
( O1 I( a/ J2 M$ U9 K" `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" E: @; `; @$ L- ^, Z& b
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: _, ^  {3 w5 T2 e6 B# U
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
* }  M) D6 T7 u4 A: H( j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; L" t) j& u+ _# T# `& N9 U' W
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
+ P7 j, ^. k* V- U' \% z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0 H" E/ i5 |% I2 K1 d! P8 m
下。, K/ \9 @# B2 n" h
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5: ]4 `. f+ h# Q, b: X, y
一个月内至少 50%0 C7 f0 X# S3 f# P, e  q
看到的最少张数
' o- c( M" ^0 c4000 2000 1000 500 200
! ^/ c. p, C' B, U( {2 X) q8 Z三个月内至少 95%
- z- D2 S) N2 n, r; F) A6 d. ^看到的最少张数
2 V, \: L! }" I$ I9 t# ^" Z2534 1267 634 317 1275 s8 T8 W7 M7 i8 ]& |8 R5 i, z
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
7 F9 N9 T: I' b3 ~' Y1 b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
% o4 ]) s: \+ M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
9 W6 Z/ a3 \* }  a% T$ sU 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
3 W/ [3 X7 J  j/ t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* w! M6 ^: i5 h( f: B
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
! _# u4 a1 _, E/ \( }! u' `' j预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。* D- j+ Z# I' y! U. A7 V. S
问题三,根据满意度最大,我们建立了一个规划模型,由于模型难以用计算机求解,
" a7 q! F$ w* B( R; I我们改用计算机仿真来模拟现实购DVD 方案,模拟生成的购买的总DVD 数为3086。7 q+ n! [6 S. d: S: d: g! @' X
问题四,在DVD 的需求预测、购买和分配中重要问题的研究中,首先研究了DVD
4 A7 n1 G8 v  ^' P/ N的需求预测,并建立了灰色GM(1,1)模型,灰色GM(1,1)模型能够克服相关数
! S5 f2 X' Y: n- P* H据不足的缺陷和避免人为因素的影响。这表明基于灰色理论的预测方法,适合于对DVD
0 z" S  R- R# C+ U5 c4 T6 t7 y2 n在线租赁业务趋势进行预测。该方法是切实可行并有效的,并对DVD 在线租赁业务发展3 J/ e2 k$ ^; Y) Z2 [& K
规划有重要参考价值。然后从网站的赢利角度出发,建立了一个以赢利函数为目标的线
5 L$ R# i" @% w性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。7 ?4 c0 H) H# \* Y1 v& g3 L- c  ^
最后我们对我们所建立的模型及求解方案进行评价,推广。我们考虑到对于更大规
& j; \2 N6 S9 V7 o" J模问题,现有模型的求解就会困难。因此我们想了模型的另外一个算法:贪心算法。贪
# b% _9 ]6 F" o9 d+ X: u心算法速度快,但得到的解难以达到最优。
$ H0 h8 D6 o- r[关键词]:DVD 在线租赁 0—1 规划概率模型 计算机仿真 灰色 GM(1,1)模型
  `: C) r! G  L1 s7 V* y2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文! k# Z, ]6 z$ b8 w& W" ?! A* R
2, \) C) x7 V- h5 A+ h* p0 E: G
一、问题的重述7 O7 T- [: K( B; r2 `
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% I2 }5 O* C+ y' _" d8 b' 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! B0 u/ x& N: ^" ~
可能满足要求。会员提交的订单包括多张DVD,这些DVD 是基于其偏爱程度排序的。
6 `# N% e  y. b9 ^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' ?, t) [" }, n/ H% h
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
3 d9 i2 X6 L* _, x0 r, T0 H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:) S+ r5 c$ V; ?* I
(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) j  `/ [2 L4 X3 X% x* w' c" C2 K) u
看这些DVD 的人数。此外,历史数据显示,60%的会员每月租赁DVD 两次,而另外的9 G/ s( c5 N, h' Z- E2 F$ q* \
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
6 X3 W6 y  p* x1 K2 m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0 U& G) r) |2 n. y
果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?
; O* @/ b8 T' g" V9 j7 X: D/ Y(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, q9 P  e$ p6 o0 G9 W% E0 v( p" s/ H
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2 N- a$ c# y7 d1 Y
出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。: p  v# `: ?4 S  u, _0 t
(3)考虑表2,并假设表2 中DVD 的现有数量全部为0。如果你是网站经营管理
9 ?; Z! M; ~, ~/ g6 f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
; a' ^6 I" \& i/ ]% _月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?
4 N& N. B/ 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
6 A4 L5 H$ _6 b4 R, d, x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。- q6 i/ C5 D5 l$ @
二、问题的假设+ Z( I2 W% _3 N! v+ d  t1 T
1、假设所有的DVD 都不能拷贝% H9 E7 b/ P7 ]! p9 [7 o
2、假设调查资料具有一定代表性
* e9 T2 n  U# Z8 h1 w3、假设所有会员自觉遵守会员规定
  @9 s8 C5 V) p: O8 s3 C4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计/ h! ]2 o% h/ q4 r- X& B/ t3 o4 w" l
5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关
$ d7 w7 C( u! d- w7 ~# c三、符号的说明) H% \: [8 K, _" H* A) n
符号 符号说明
$ M$ m& b4 D- f8 ~$ cV 该网站拥有的总会员数0 l6 p$ X8 `4 c, e
Dij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况/ B5 S3 [1 U* G- D
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度2 d7 d- `5 `7 [5 R" |9 V0 E
yi 第 i 张DVD 的现有量! }* G& F9 U0 L( w0 w
Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数
; _" r+ Y  y' W( B& w) [Pi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比
* Z! g6 s3 m6 G2 E# C8 W2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文7 J4 ]9 D; E# C2 O% f
3
+ d" l8 ?+ Y! ZR 为满足会员要求的百分比数
. d' [8 S$ c' ]5 U) i4 U1 x8 \5 zU 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高. m, d! `3 ^. o7 a/ G! V2 ]& }
四、问题的分析及模型的建立及求解
, m9 G4 K2 B, h4 m, h4.1 问题的背景资料# k  e0 F' J. a
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; h* N8 I% q+ _' O
户。这家网站的经营方法是,顾客在成为网站的固定会员后,可在网站上选取自己喜欢( z8 N: N. j1 A
的DVD 影片,该公司现有DVD 种类有5 万多种,包括一些最新面世的大片,由这家
  o7 M. N6 G. W1 W4 ~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* U3 s" l2 g8 x+ 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
# _9 j& A+ S. h$ b1 G6 h6 N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,
* f5 w& p5 r# W# d  u既省时又省力。
6 v4 t  ^7 D$ W; R( H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4 p. ?* x# Q1 Z
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
+ p  b' z& A4 `- j+ w了676.5%[5]。  [' v: S1 v, K- Z% ~. W& r. S4 {: c) z
4.2 问题一的求解
2 C& R' x) P& }9 o" T( p4.2.1 问题一模型的建立与求解: J: j1 n* B% @0 `' f0 C  G/ z
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, p0 T% u' p' [& M0 w4 i
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" [! U) ^4 E3 L  C
从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。
+ L# s5 i0 x- ~0 {7 \4 ?由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1
1 `# {" a; B9 g6 g, K, D/ x表 1' Z& v" M3 f7 k' ^
类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数6 b  Z' \5 K( w/ J! T  Z# t
A 类两次 60% 60000" X% X' t. f$ d9 I& o  z/ c
B 类一次 40% 40000
  W  W# e) j0 K考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:7 L, G" s% g5 x: u* _
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;# A  O1 q( P8 y) C" G0 f- a
B 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;7 a: g& `# p: F7 T! H1 }! f
根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:
# D" m* k+ L+ F: _9 [8 V& f9* k3 D, c4 Z) l
2
1 W: P/ X! I, H& L* @- D15 3& A' \4 L0 U) {1 z
1 =
/ B* N) L6 L- l, B+. U/ m+ w; W/ a0 V7 p6 g
EX = 16.5
! Y+ x7 W& F. ]+ u5 y4 P- }2+ W% j2 a; h( {1 d8 E5 C- h0 w
30 3
" l. ]# f3 I8 o! E2 =
/ F- ^( ^" L+ y4 ~+
% j7 O: g" r/ ]) k1 {EX =
4 }$ M% z3 i4 v8 H则会员归还一张 DVD 的时间期望为:μ=0.6×EX1+0.4×EX2=12 天。这就是说每张- t. N% }% k' Q4 s- \
DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,
/ l) X7 J2 I/ o3 o2 u那么:0 L; r) W5 {( K6 z7 w! R4 J
在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;
' H* u# G* ], c  o5 P- J- D0 f在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)9 C, J) P1 g( l5 n: i/ I" 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0 z1 _+ a; G' I9 y- B& X) R1 ~
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):
: w- N9 G! u8 E# a( t表 2
" W2 Z# X+ p* A1 g  _3 l2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
( A) l6 q& i; y$ U: N4' k# h8 g! Z3 C* [- w
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
- Y& ]# `8 R' t  q( R& i) [经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%
& Q, t- V7 i! k- \R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。
- ^- A$ x6 J: l7 E$ O" L6 ?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  o" j9 C: x5 T9 A6 E
员数)。
8 o5 k& k' k" R; C& K' J那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)6 [8 N3 }0 u0 n4 L
我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;2 A% G2 w8 X7 j" g
求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):& f( f6 q0 n' E8 c; c2 M
表 3
* y9 v4 a' z# f+ {$ |; eDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
- i2 g! O' s3 h: ?一个月内至少 50%
- _9 W+ h  M- e4 T7 o6 O看到的最少张数
3 N7 k% k8 w& v4000 2000 1000 500 200
2 ?5 Z, p. i5 T, x& c) l. G三个月内至少 95%
* s& z( D! G1 P: Q看到的最少张数2534 1267 634 317 127' Y7 r0 M/ M1 f* h3 }7 I' }; ?9 h
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( D' X# n. y' t7 w8 r: F& A5 Y
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
+ ?" p$ x' T( i3 v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
. x8 _7 x# C+ m! W9 f& n% N2 U6 J最少张数为2000 张(小于4000 张)。
" f. l& B, S) W1 z4.3 问题二模型的建立与求解! l' h7 A5 z- q- A+ j! @
4.3.1 问题二的分析
/ N/ x5 g& K- W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2 F4 Z# ^1 N7 X6 |
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+ Q, g) k* A1 `, z8 Q: o5 m
偏爱程度越高,如果会员得到他偏爱程度越高的DVD,则会员的满意度越大。假设会' f9 @" X, A" u! R' A% L7 ^
员对DVD 的偏爱度为:
2 p* g4 B- {( R# e& iïî
/ r9 q/ G' r6 e- _6 \0 uïí ì. x4 z! s% Q9 f& G* e1 J
¹# G. I  j. u7 L! n$ ?
=
' G* |3 i6 w* E! U, j5 s; w; y# N5 S=
2 H$ s/ C. i) I! z) z+ L, 0
! \- M/ N$ M! z# r6 U11, 0
. e! X( f& V4 c  yij ij4 S0 r# s( u- D
ij
& u! A( W8 K5 {7 uij D D
1 ?, |3 G0 A1 k& VD6 B0 @' K; i2 T, }+ t$ W1 C* P& i
DL/ H, M% [" d& E. Q: k
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5 T1 A7 K; s3 x  _* q
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 ]' g6 @7 }6 J
第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。
% ]; a+ E! ~  f- w" H, m4 ~4.3.2 问题二模型的建立( T# c& P& V. N1 }
会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå
" u4 c) N4 ]' o; v9 M2 i/ X= =' s# O$ c/ O' M- g% s7 [  s" t
´5 J$ B4 q' s, n; f, i
1000
. O( Y4 V6 P0 I7 ~3 ?1
- F* A' T0 H& q7 z3 v/ b100! F, X& ^- E* }1 t* {; c1 i/ X
1+ K: q5 ~' B3 y
min
8 Y; G. `  O9 I( j- Z" H) \8 [i j
) T& \7 J+ I9 ?# D* P  y! `( Jij ij DL C
- N% J) Y% h: s0- 1 规划模型的约束条件为:
! `1 ~9 E& `. _: C  g1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;
5 W' G3 B7 C, C3 K0 i2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
$ D1 Z- ~) ]9 D1 H0 U$ E4 P+ m由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:. w7 W0 i- l. t; O; h$ ^
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文8 \* m2 m& o( C7 N& I( V& H
59 }9 x$ N" o$ u+ q! J
ï ï ï ï9 H# Y) W# Y; C6 L3 A+ u
î
5 d4 [* m6 q/ @9 ]ï ï ï ï5 t; x( {3 {1 A& M9 T
í, A" X  q! o( \
ì
3 v7 f# A- t& s& n1 M; j= =
, B: A5 O/ ^( }5 O& y& k£
, N" k' d( Y5 w9 K0 h4 m( R=
3 E9 f6 n0 ^9 h1 u2 a=
4 P0 I; b! I/ T$ A( N- n( o5 ]0 W´
( R$ Z1 y: l9 Q+ v1 I6 ?4 F+ kå
! N/ s* h1 `7 k9 O  L3 s" ?5 T3 Q+ E- |å. [) y5 f4 g) ~' Z2 y. H% H
åå
1 s8 \1 s  K8 F3 p* o=8 }7 w; S5 F& A! ^6 T0 {  s; m
=" R0 }+ |" k: S' E
= =
' Q) T5 q3 u* ^3 U, v+ J( 1 1000, 1 100)) f/ m6 B" g$ n) n
38 P" N; T# O( p6 T. F+ M! i
0,1& ]( e1 d/ R7 w; P% ^
. .+ w: Q( y5 d2 M
min
0 [+ @5 i9 f6 y4 X! h! e3 Z; v1000& u0 O  K- G$ K! s' f$ S! x. r
1
1 L" ~/ ]5 c. S) R: W1 q100
8 c. W  C+ H, ?$ P12 ~  Y0 k3 |" y. l& z/ ~
1000
$ F! m! K% W$ O! f% R: I1
! G0 h  T, s* d# z& m- h2 m- k100
' A3 o) K( g1 r% O9 C: k; {/ \, D1
; W2 l9 M( A4 b. @% d6 a! wi L j L3 V& e  ~& ^2 D/ I9 f
C y
9 f7 R* M8 w9 {0 L  J1 D( x8 eC
& C/ _4 b4 ~# SC
, v0 x( s. k/ [2 h% h" `8 Gs t
# V3 x7 h7 z$ ~+ \$ ^1 w6 g% hDL C
& }5 B4 x6 b8 b7 ni
0 z0 z- g# Q  D& Eij j* S6 m* H" g4 t; K4 o
j7 [$ Y, |% W6 g, _+ N) `4 M5 _9 H
ij, N: ]2 r' }* s; g( _; W  u
ij+ [7 _5 D" Z  J* m/ v
i j
8 ~+ s* _& T0 E9 t. _ij ij4 a, |! l8 H( e+ N. s+ M# J% U* b' a
4.3.3 问题二的求解
- C1 y5 ?" p3 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! Z$ `9 z/ l! z% r2 x: C# w
Ci,j 求得总偏爱度为åå
! D9 Q" e! @0 H7 f= =
+ r9 o& p2 D0 E2 u, J' U: y= ´
+ D$ J. M5 x- V( \4 K2 h1000
* I% b0 e& q" P9 |8 X9 p: M! x1
- P0 [3 m- U  ~0 `/ |1007 H8 t5 U( r& O# |3 P
i j 1
' h6 ]/ G$ y1 L5 y0 Z7 [5 l( z. fij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求
0 j9 w% U+ M1 p+ H6 q预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:7 E2 e& U/ S4 |+ V
表 4' W: f+ @% }2 j  \5 \  F: n( L% X
会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C0010* {  A* w/ C% }! D' k% U5 v
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)
* z; M+ F* C) d; V; v, K2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)
* w' a( K  W' n; e5 M8 E分配
3 c& y0 |6 M  E3 o9 h2 u4 q; C; o8 ]DVD 的
0 ^- ?/ [9 O- R/ @' R' C种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)8 P) {, r3 z5 o2 b* h, m+ U
会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020$ [: U0 i( e0 G" o- h6 @
1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)
; X! t/ T, Q7 F2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)6 B  A& I$ t2 e* K
分配8 x% Z$ f! @  g1 ^& k5 K) z
DVD 的+ c- l" i& ~; s$ K4 s- q
种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)1 J6 J4 k8 m& s
会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030% W0 A7 N$ |% a; q
1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2). K- O( r1 t; `1 C: t; o
2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)$ F7 v, a- S! Z2 [  B
分配$ x; ]8 o2 n- S: a9 }
DVD 的
: h6 X9 e4 M* \; a种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)
: S: N9 B' |! v% z注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。( I/ {* j/ A: `7 S8 _! C% {6 G
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4 z# E& L$ Q% w
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U. o, [) c3 S  J$ ?  B. N9 J2 Q  k( U
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。- P* L9 g7 }/ x
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
1 u  a( G8 P5 g( X3 d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,: c7 _0 e' j. c# Q& n+ 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
( R/ M/ s3 B3 l% t2 p& R& k" t1 `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 v6 h8 q2 z8 l+ r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
- a. }) s) s* w+ M了没有订这8 张DVD 的会员。
4 q  f+ r9 a. D  v* p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
9 w+ |" E9 v2 `: d9 x% L! i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)
/ y7 _; Z( M5 }0 V7 A2 N4.4 问题三模型的建立与求解, ~1 A# n9 {0 i7 Y
0,1 变量/ `; P6 K6 P$ [1 |2 J
每位会员租 3 张DVD
( K' b& V0 x) _, O& ^: ~DVD 现有数量的限制
& t# K" H1 }" J2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文, m7 b  A$ b1 L# Q# R
6
5 a0 u' c% @# q: `9 z4.4.1 问题三的分析及模型的建立
; B+ j/ f. ^1 g2 h  G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$ n& }$ Y& @0 Y1 I1 u" f7 F
会员的满意程度达到最大。
5 G  I5 Y/ b" X- a1 x# P) _, _' h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
  H$ z4 B- W- B3 ]  Y: F记pi 为 1,否则记pi 为 0。
9 j2 X+ s) K( X& u1 Lú úû* J( \! h# e9 E# R1 y6 Z9 S
ù
  ~' D9 L/ x( Aê êë
  z4 l% E& R: c0 Vé) H( V0 h: x+ s# r4 k3 t
÷ ÷ø* p2 Y) P8 Z+ m& j5 I9 g
ö
% `" H  C5 B% Y- y8 ]4 A, y  f5 [  kç çè
: f6 H; `9 h8 a, r6 b2 xæ, m, Z1 z$ C' L- b
= å
( b2 X& h4 t" ~) n' w. N=
! y' S; K& L& ]% y+ b4 v3: z3 L# ^: d- t; x
100- l- Z( i  [% ?  ]6 ?8 N5 h1 S8 j
j 1
' r( K/ T" d  h3 N2 ~i ij p C (注: []为向下取整)  t; [; R- Z2 K
要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000
* z* X& C5 J: [1000% b  E2 a6 f, V% x, i
14 y9 M# O& ~; z- j
´ = å6 \1 }* N1 I* V+ ]$ z& k
= i
0 U) A1 i2 i( P) \+ o* fpi, w  O( T: L: H! g; w7 k  Q
根据问题二以及这里分可以建立以下模型:1 ?8 j2 {3 D# l
ï ï ï ï ï ï3 L, z6 K) j' Z3 ~7 ~+ u
î
$ w5 Y' P4 [( j$ ~" D! |7 h  \ïï ï ï ï ï2 C3 H; A, x3 t# x. l( o
í
# [; j0 d' c3 Z; u$ wì$ p3 b* F" H  W& f& D* C- i) n. G
= =$ Z2 x0 N/ i$ ~- O
=
$ E5 |9 ]& B  @7 |- i8 nú úû7 B6 C- @) t4 V
ù
1 m0 p7 I$ W9 L" V: Tê êë
  \0 k- p; I* O# E+ d) ué% D4 m* ~9 v( N% P
÷ ÷
( v/ A' I3 Q' p" |ø" Y! m+ K3 L' }8 @1 ?
ö0 M% [8 v" j" z! T% n! [
ç ç
4 {  W. m' D+ j7 Lè' J& o5 h* U9 o+ @+ I' X4 O
æ- {* f) C9 D8 P! p
£* C$ D) F0 Y" Y" V4 x4 A( }
=! D. k& ^' _3 B9 i4 k: d
=% X4 c) A! t  I8 _5 S- V
´
7 }8 z8 D% U' {/ vå å( O$ H. t! h( k  t5 P3 u& ]8 p
å& @2 w% s' u/ m7 w1 T4 H4 m
å
/ P$ n, `) a" E. o6 s% E, I2 `åå, v1 |3 M9 b$ G* f
= =
7 g' v9 D1 r7 V2 _=4 I" k' ?* @: t3 u+ x! b: Z
=$ B! |9 n: q; p3 k) w
= =- R/ W6 W, f+ U7 z$ S
( 1 1000 , 1 100 )- l9 ]/ k) l$ L0 U
3 0.95 *1000  I6 N# e' D& s& m6 y4 R; I
3' c% H8 c* p5 t0 o4 g* T% T) \
0,1
" {+ c' H, y& J3 X.
: `) E& x5 }% M( gmin
: S6 q" g& E1 y6 @' I# q- g- \10004 t+ x7 ?1 f6 W8 Y; H; s
12 T, [& L) P, ^& _% y  i$ G& R( k/ \$ `/ V
100) z. g0 i' ?6 g* v8 P: E1 F
1# r7 e3 C/ R$ x- I; N9 k' i
1000
% o3 G5 ?8 c0 u) v$ n" F. {$ _: K1
* I  I, ?' W5 n8 n. I) b100
+ J+ e6 C2 A$ U1
2 h: q5 U6 l0 ^1000& W+ X+ h- l1 l
1
& N+ e0 t; g* ?5 N100
- b# R$ q4 a+ z! r1# x# ], g# S6 G. ~
i L j L' b  Q& J+ q6 l, A$ K* p
C  i/ O/ H# l6 a6 Q, F. F6 c, K
C y
$ w9 O! M8 m- r, F' sC" B* e7 k# Z$ C1 w# u
C# A( Q$ r1 l0 E& }0 Z0 a6 k  q
s t
, x7 h, z0 }) j8 u) G/ I9 T7 \D C
1 F1 |. u+ M, }* c8 b* \i j4 R. u+ C: d( h, n( I4 b; K
ij0 C0 b9 h9 d' O: Q" [+ a
i. Q  t& U8 g5 [* O2 j/ y; K
ij j
0 h! g& r+ N* E( Wj  c  g# w' F. K3 N
ij/ x" D* C$ G, O; A. B' }2 s
ij
: b7 ?; [; S- l: ji j6 ?6 E( A4 n: m9 R+ b, ]
ij ij5 Q( N; n3 S9 T7 y4 W* c
4.4.2 问题三的求解! g/ V- A' n* C0 q' e6 U/ M5 y
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4 C( T- d$ x0 `1 R9 B
如下假设:# V, }  b/ M/ B
a,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, e) N, d7 p7 u; d& M  Q6 R
还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。
0 t( |7 I: N  U" T% Lb,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
+ \% w: _; Q5 R+ ^(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
  M5 l" R  L( A( U; u2 X; U4 T( m&aring;=
9 y( W5 q4 W" f* ?# Y/ b4 `-
0 T( r  V: q7 n8 v) C-
% M, L& }% h' Q2 x  R. E=7 g+ \5 [# _8 x1 L5 z
n: g( ~% q: }' g. j: K# q
i i; P0 h6 [" u- O, g+ n+ {
k
7 N& E2 P: c$ d3 hp k' E6 D2 O9 `4 V1 H; `) k8 f2 _
1 119 K% f6 _6 J3 P: T% R3 U
11
  M6 `( o! a. v/ C: A( ) ,
4 C9 S5 x7 ^" O9 f$ Tc,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,
! b& Y" X. F4 g' \3 V: T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. [* D9 K( i. d! m8 Z2 ?
求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。
5 ]& a( F8 q5 B; n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 z6 q  W& L( B) \其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):% R7 s( F$ R) ?* M/ c8 ^$ e" ~
表 5& S; T, [: G; n4 ]. b
D001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
2 J, `% ?+ ^8 X" v* k+ e# yD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
, P, z9 l( ^4 z8 K' e: L3 HD021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35& a. e$ v, L# Z2 c+ s. C' j3 {
D031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29
: E3 p9 I9 D4 n0,1 变量
- R( {; U: z  l: ~$ Z+ I9 w& n( V每位会员租 3 张DVD
- W9 q3 W$ u) v' m3 yDVD 数量的限制$ m( a  L' ]+ R3 U! l  o" c2 V9 X
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
( k3 c, M& i. N5 R7
3 x, P9 c+ v9 i! zD041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
( d& w2 a" K( z6 z  `/ oD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 381 T1 ]* y, x) L/ N1 T  r
D061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36" e9 p3 Z# G0 \% s
D071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33
4 B1 ^3 k9 V3 P! fD081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 323 }8 T% Q1 p& Q5 o7 `8 H4 j, m+ V
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34/ b2 N8 S' l$ b0 d/ H8 A  B& i
总和 3086* R9 X$ i: k& d2 ?$ r% Q; P( i  }
Y/ F' J, [2 d( n4 {9 D3 x; K6 @9 J9 ]. y
N
" u$ e0 C# f1 m. dY. y/ @4 I0 r* O9 L- d
N
+ _- ^, H& {7 y( [; B5 nN( a& A* t) a4 D, b8 X: D! d
Y
% v6 h& C3 ~# v0 U3 EY: k$ f- q, d) x: C9 ]: ]3 y7 v
Y
; E5 j! G: X/ A: ]/ N/ s; W' ii<30?
0 R$ |1 e2 M+ S; ^* w1 L7 X3 xi=i+1 第i 天6 G0 ]& Z7 ~$ E! k0 V5 a/ n5 Q% P: R
j=j+1,
- v, S5 _& g1 z) O( \$ e! e3 ^  ?第 j 个会员2 q! H  @' p" d4 G9 v
j<n?# J3 ~8 U. S' {
会 员 j 是否还
' }2 R) S, I# i租到DVDd1,d2,d3,
0 U: A+ Q  R6 D' E& o5 sD(d1,d2,d3)减1
- N) T# j) @4 i) M计算 30 天中Di2 M+ O: E7 g9 c! ]9 @$ `& w7 V
的减少最大
3 I* G$ P% G1 c结束
) o3 ]- o! h+ `" D" i/ GN
6 `9 M; s9 y- o+ }9 y将 1000 个人分类i=0,7 ]8 X) l4 d0 L+ _
D(1..100)=1000,1 O5 ]+ |/ L/ ]- Q8 D6 b
j=0,n=10006 ^% L; g* ~1 ]( A; t
还回 DVDd1,d2,d3,
2 Z* I7 w& |- `% U7 G2 [' cD(d1,d2,d3)加1& s9 d, q" d7 P7 }* b
会 员 j 是否租
/ f% o! `: K' M2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
  }+ G3 d2 [( n1 w( P3 P8
% @) {0 N& t. R, j图 1
+ _1 R7 I& b/ M4 V" Q4.5 问题四的分析, i. K; s" J3 R0 g% G8 ^
我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:4 j* k( @2 q2 {+ n5 i6 I
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
. n8 v3 \+ u+ H) \2 j情况?
: Q' T0 ~% P, V; q$ s0 J假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5
% a7 \5 b* Y; d8 h, h对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。
6 M0 C7 J$ A9 z- k# y5 T- E9 }以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:
' J, H3 L& X+ B: _0 \+ p' yX(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}2 b; U- |; O& H$ S2 x6 `  ~; \6 z% F
={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}7 Y5 E9 Q7 }* ?, D5 P
={x1,x2,x3,x4,x5}, {/ B9 |  _7 w* l6 n+ E) b$ W
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
8 k3 i4 e0 J7 O( o$ x$ B(即1—AG0):
+ i4 [  P8 @9 v( j# D' d1 E&aring;=. |; ^3 E" l* G
=7 d% u  ^0 ]# L3 S+ S
t7 d& r+ {! @- X0 j$ X: a
m/ [' m- A- g4 U5 w
X t X m
+ t* R( K" J/ ~! y; I/ F1' d' |, l+ L: O* x: j; P4 p
(1) ( ) (0 ) ( )+ s( L' L1 S) m- b1 z* R7 r" ^
。得到生成数列X(1),如下:
+ ]% j- I+ i+ s0 @3 r; `# |X(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}+ v) ^0 v/ }4 ]$ b
={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}" b9 t, ^% j. T! ]& S. K) v( D
={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}
' Y+ A0 ~% L7 s% h# O8 f6 V; t  _构造数据矩阵 B 及数据向量YN" G; |1 v$ h& Y- N
ú ú ú ú ú8 E# z3 e4 q( F! X& e/ k  S
&ucirc;2 L! M' X9 w5 D! o
ù
) t8 \+ G* ^3 E% a9 y$ `ê ê ê ê ê6 T( L6 L6 W4 }, N: c" q
&euml;
' M" i6 c' e$ R; u8 I7 ~é/ q! g4 Z/ P3 O* J8 S
- - +
. Y  m8 `/ m) [% g/ O- +
; r8 d6 x, K; P5 `) U- +( S3 y9 ~# B* b  B5 L7 h
=, i- v2 Y- l: {' [
1/ 2( ( 1) ( )) 14 k: v: r0 B7 |$ |, T# m
1/ 2( (2) (3)) 1" J4 u- ^9 o( g# |1 p
1/ 2( (1) (2)) 19 g& {: S0 ~. B
(1) (1)/ S9 F9 b, G3 z/ X
(1) (1)1 ]# C7 u( Q2 E! T4 ]1 J) R/ A  R
(1) (1)
! o/ [. X( D$ qX n X n
5 {9 g' \% V. e7 C& _2 ^3 }& DX X" E, _3 h4 r5 D* u6 W/ t
X X
  ^  ?: U0 v$ |" G) gB3 |. v2 k0 l6 t
M M
& J' h- W( f0 AYN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T
; g7 b; }0 S# ]7 J$ F$ k% l/ _求模型参数a :
% A2 E2 z& B4 v  o3 VN
$ u* m7 N5 E' G- C+ }* B/ x1 X' _a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY
) Y1 r) g& U0 }! G建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:* k( k9 k/ u; x0 C) V/ F
a8 z; N$ |& A+ I2 S% G' z' ~
b
( G; c0 \9 W" Y+ r% g& v6 @& ?8 N# ae
( c6 P# p; y* h- f2 za) m/ x& @4 `2 @5 N# ]6 i
b1 x" k3 r0 A! G4 k$ X
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )
: c0 I# t4 W# @, Z; a: f模型的改进:
% Q( c9 E; [, s6 @# y% s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* m/ l8 A3 B% t; o% _6 T9 I8 `
写成:
( U( e' B# V  l. R% B9 M( PX (1) (t +1) = Ae at + B
! p* l+ u) R5 ^* F# C, H0 [; F( |# i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2 _8 T$ c+ o& n! x- y! g# G- \
矩阵G 及数据向量X(1):
5 ~* }  h9 r7 F% x% p  b: e3 n) s2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文% j9 s$ \! X9 J5 Y6 C, v
94 [5 B+ Q3 b. e& O4 h$ i
ú ú ú ú ú/ m. E# @8 b; x# L) F
&ucirc;2 L* T* O/ m0 P6 T# ?
ù% w8 h; @& Z/ E$ l0 D4 w6 e
ê ê ê ê ê" P& [  K4 p* s* R/ \
&euml;
4 m7 }  I" q  Y7 _5 P) _é
8 M5 Z' P; q3 @9 Q) ?=
8 a9 u2 `+ i* E( ~, d& ~- -
" H3 G5 ~8 G/ W& X-& n/ L& x8 Y: b4 a5 K& w
1
! E/ A; P3 F3 t" S1
/ W/ m5 k! f8 p' v$ _( X) i! R6 d7 ?1, ?/ N3 Z7 N; w. W+ F
( 1)! v( Z! \' f, w" N; D2 F
0
( x+ P- }: ^/ G$ w' w: Ae n
1 t" ?8 E; s; ~( Q; t5 x6 We
+ e3 Z* p* }  z3 Le
. R' C* j9 |* M" G( E1 U5 M" |G
' |* Z7 F0 p9 N1 G) a: y" Aa
5 e5 v  Q3 f* f* z- v* r# N7 p! C9 [" Ya
+ }& M  f$ B+ ?: S) {/ F% e8 a# ]M M3 c; J/ m8 a9 O; _2 x* ^
Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T
, v2 k, }2 ^/ i3 y. ?  U求出参数 A 和B$ `+ ^' B2 g9 E
(G G) 1G X (1)) ?1 J/ c; q% z7 [
B+ V/ B% I6 _. e" \  [
A = T - T ÷ ÷
5 Q1 ?  l# E. L6 p7 X! }" j( u&oslash;
- ?( Q. q; r1 h/ Q. E&ouml;4 d7 w- r5 y7 `: J  Y' y4 s) Q2 k8 ~
&ccedil; &ccedil;è1 I1 b( |. i1 U3 N6 T3 m
&aelig;5 d- s9 U" z! |
求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B3 o2 ^2 a) F1 \6 z
则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -! M/ w2 s, E1 h/ T
4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系
3 w# n( O- C! y2 d, G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
* R2 p; _* n$ w: ]/ w$ F买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大
& m5 [, @  X) E& Z$ R" _, W, k: a. n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:
$ L2 V4 D+ q" P/ L  A+ {( L# @W = f (e,m);
) G$ Y: T2 w/ `5 G5 N$ Y) ~; w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
3 q/ G+ L+ `. y; `1 f有关,设:
7 x$ y  K+ r. tm = g(s, n)" ?& [$ ~, X: z' U9 x5 B
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi0 H5 o- s% L: Z6 I; x; I
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
* h2 j. t' m3 S# G根据以上假设建立如下规划模型:
8 {3 h- _0 y9 p7 J6 p&iuml; &iuml; &iuml;
3 H+ k. t" _. E+ D+ \4 f- o9 ~&icirc;
/ [/ x, N' r; W; |" a6 m" g9 e&iuml; &iuml; &iuml;
6 }7 j# ^; j/ r5 V& [& Qí
5 z. W+ Y, }5 H/ ?ì
/ f( J! f( }  y+ e- G=2 j4 R1 }- L3 L5 R: b" m# Y
=) _# \1 C# j1 H" A' ?2 _3 g& W
=/ W6 P  s+ j" B! l% T7 D6 L9 h
= &acute; - &acute;$ U5 R! ^/ F1 D0 c# T* z" k8 x
&aring;
- |  P; _6 \8 U- Y& ^/ @4 o* M' T: s6 D&aring;; P) b$ h- _- p9 L& @
=0 {( R2 N# q% ~
=
9 U8 O6 H3 ^: T3 M) f" L3 Yn
9 q. g' @! A5 `  X$ Li
5 o- `# {6 s9 b3 H( Fi' J4 I% c/ ~4 v: W3 i. `* t; a
n
2 ?* }6 V: ~3 c/ p4 zi: [2 s2 M2 g/ T7 G; M0 ^: t6 |
i i
0 e4 y. C3 |5 rs a: x% q& n! B8 z
m g s n" X5 j" K. d8 p9 Q; T; x
W f e m3 x( \& k: q! z0 d
s t
5 z! i/ n4 f  i6 D" fF W e a b
6 ~  \# p, z9 e. D8 F- V1% i2 y9 W0 s0 b
1
( V$ L" N3 N, M9 G( , )
# G' j% j4 ^( K7 Q; o: K8 \( , )
6 I2 ~7 K, P" Z- r! ]. .: X, l0 E6 v$ A( R4 J! S9 V$ j
max
2 J' I* j% K* e% t六、模型的评价及推广
& ]. n, ^  y: q6 F( P在问题一中,我们的根据实际的情况,突破传统以会员为参考切题巧妙地转为以经8 S0 O1 [% x" T0 ?$ Z0 ^* W3 [) l3 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 J5 O( @1 m, [. L: u) p5 R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) U9 i3 m0 a& @2 v. R& [
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! R! c* t0 B1 J' J0 u
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。: N5 Y* Y: q+ w8 P0 c( a. f
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文% [( c9 Y( B7 r. W* r2 l4 A
10
3 x& x3 R& L$ t6 o5 K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
$ E* e7 u/ O: I" c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
" L7 ?6 A, A! Q; N: S4 B4 Z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。  K' ~8 T# W8 `
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。
2 g* ~8 g" K5 L) |2 Y; z) g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
* w& K, D: }; }# M# E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
, L6 F  g/ ~  ]; y4 u$ ]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
  P  O7 O7 c6 A8 |; e结果难以求得最优解。  K3 C% \1 O! L% N1 }9 u( k5 M
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
; |+ x% l& A2 ~, S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
/ ]. K; \7 P) C% a# p实际情况,但在精确性上还有待改进。8 p) z1 x' d' A4 E4 w" s
[参考文献]:
& S7 {1 G# U& O# m& L[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
) x  P! ^" }: C& _( y( d  n[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 F$ E, k+ q& B+ J
[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,
% |, U, X6 B# Y0 V4 U2 ^( [0 j& U1 _4 p第17卷第1期:72至74页,2003年3月
# Y0 T9 s$ h3 X& P$ z8 ^3 w[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
6 \9 |; d% m9 z: I* |6 |# d8 F[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日
5 b/ i4 ]( t. ^[附录]:7 c6 I/ H5 a# L" [# g/ u
1、问题二程序:
8 O# ~' a+ p, ^0 o( C3 q& Z8 q运行软件:Lingo 8.0
4 e6 c+ h9 i5 w& @, _9 A运行环境:windows2000  ]' [) n2 F6 e3 z" ?' r; c
运行时间:24 秒
+ z% ]/ X. D: w) Smodel:
7 _  Q! ~, F" F- p1 c7 f( V) esets:
" r7 v7 K: O  I: [( Qcd/1..100/:dvd;- i0 M% h- {& E, M5 p# S! r. D4 K
ren/1..1000/:people;0 Z4 C  n4 h9 ]2 b/ E. f0 g# T- i+ A8 r% S$ N
link(ren,cd):c,b;2 m$ `6 P' ^' e; v/ M: Q6 b
endsets
% F4 ^: y7 n' Q% H. W) k[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);
3 }# B4 L/ Y3 Y!dvd总数的约束;
5 W9 c! Y% n/ x" V" s7 `@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));
* h. W% X* D- G6 H!需求约束;0 w( |; X; W4 ?; }0 J
@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);6 D" |/ y8 V6 ]  Q
@for(linkbin(b));; {  Q+ h; y# x# O  f$ w- \  W5 U1 L
data:" p% B0 i* A- r+ [" H$ h3 p
c= ;!输入偏爱度;
& {) h# Q3 |/ E2 Pdvd= ;!输入现有的每张DVD张数;( B' C2 ~: x% q9 I+ X; t' F/ ]
enddate
- O; n; n  Z& H  X5 }- p% `) F8 }7 v1 ?end
  o  s/ J/ M. U2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文+ w/ n, P( U, d* j- v9 H
11
/ Y# x6 h1 Y* a# t运行软件:Matlab 6.5
2 C9 ~0 x$ N, i) t运行环境:windows20001 \- F0 I, H1 A  g, o
ding=[ ];%输入订单表
) Z0 c7 u! J! C5 A" l- m/ k" K9 Jb=[ ];%输入由lingo 解得的最优解
4 X7 [3 r- _) o: P/ J% ek=1;
( |5 |9 f9 {$ u/ }for i=1:1000% x 为分配DVD 方案表( c# A0 F5 x- v  I/ Y4 O! O1 q
for j=1:100
1 d% t8 L6 S! [! T. \& l6 _& o/ lxx(i,j)=b(k);
6 h/ `& L  e/ N, C2 W  O0 Z. q4 pk=k+1;7 S- G3 q# C  P$ B- t$ v6 H
end2 A4 o- o7 ^! m8 I$ V
end
' C8 b: ]4 f+ k. l" P9 Ofor i=1:1000 %满意度
9 v/ C  u4 Q2 ?- xfor j=1:100
, @7 J* w  o* V3 @1 l( T( Dif ding(i,j)>0 %ding 表示订单表" g0 u$ m: X: ~# D5 {0 w3 O
man(i,j)=11-ding(i,j);
- L8 O1 [4 r$ q: ]6 W, lend0 O/ u6 r& C9 P8 X, F6 l
end0 W4 s! d* P  e& t0 g2 v3 t
end: l' C5 A" n, p# H6 X
tt=xx.*man;0 g* R6 R# N1 Y. _
ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值
; c. g$ j6 C* ]% ]+ Jtt=xx.*ding;, p+ B1 a$ G" Z
tt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小
9 z6 p6 t& C) w& ^for i=1:1000
& s' u: K+ Z1 n8 N9 [" Ik=1;( |7 U. b/ {6 J8 J: Y
for j=1:100) B3 S- t( ?9 x' [- U
if xx(i,j)==1
* V9 U; b/ K) c4 W, pd(i,k)=j;%d 表示发放表
( \  ]% o8 A0 S1 m: Xk=k+1;5 A4 z0 Z3 t. ?3 v8 S/ R
end
9 J* _- e* j8 e. O2 K/ h- l& Nend
3 P5 q9 D1 {& E. u/ _: `7 pend* \4 y6 a& m8 b' r3 ~8 O+ l, X8 [0 a
for i=1:1000. Q$ i' x/ l' I1 u) Y, R
for j=1:3
0 Y- O4 d) ^0 J6 ]& V! H: ^- t9 Cddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字
/ F0 |# `( i7 T" aend/ |; p# W% B, {1 f7 J* d  r- c
end( R$ J  R0 s8 M4 a: X( \
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数
- r1 U* u/ f' [/ ]/ M$ B0 ffor i=1:10005 N5 @& Q/ J% H
for j=1:100
% C) H1 M8 ?+ i& V" L8 u- Iif (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)8 e* C8 o6 e; f+ |1 d9 @
k=k+1;% r# d5 G! l3 D! [' r* K/ D4 y
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文) Z1 A6 }$ r: I8 f; N
12
* n" G4 C' l$ P3 F+ }0 [) o0 N+ {end7 |! X  Z  X7 i% e$ M) |1 h- _5 }
end
) m$ V; p) ?/ P) D7 Yend
* F. a1 \/ j! q. G2 Tk
  u0 j) c0 g9 H# f& g' T3 g2、问题三程序$ M  J4 x. Q2 J4 w3 z
运行软件:Matlab 6.5, w  u- y% X& s' l, S2 ^( ^
运行环境:windows2000
" R. M# c$ Z2 o3 y; R* `c0=[ ]; %输入在线订单表
: T1 {- M2 _6 D  In=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,: X! \# d7 i9 h  f
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,
0 T/ q" T  Q1 ]+ |1 L. qc1(j,7)表示借次数0 v% \( J$ o, E
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; c6 I5 w! r7 b% ^( m8 p' E

  R8 b5 L0 e7 y: z1 qa=10;b=20;1 `0 u' ~  `3 G! U) y
yt=olddvd;: c# ^( D( \6 a" T" L
for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟* L4 s/ ~6 @# \4 x* z
for(j=1:n)  L; {6 k- E! \; A
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟2 L. g7 M9 o8 i3 }; i" z
if(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end
5 s( R, I/ v: R7 O# ?5 _" R' [if(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end
. x/ _0 k. N7 \- F- Nif(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end3 n( i/ q; `: o) }
c1(j,4)=0;
; }. m+ i. d( }) X" h& Cend
$ c% n* M, x& c/ `% t- z1 y5 w6 oif(c1(j,4))continue;end %以下可以租8 J- Y6 ]+ ?4 s& a+ X
if(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻
: Y7 r' I+ z$ i6 x, c9 y3 ]5 \if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租
. v' C6 e9 J/ r/ F1 Sif(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到, h; Y4 k) U' B4 G  C, x# L8 z
c2=c0(j,;%以下开始租
' [* z3 ?7 L2 Y* Mts=0;
- [& O/ d# v$ Z/ ?# y' U$ u; {%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
( h3 ^! M+ a. r. a: }' y. [生成三个随机数
( b/ u7 @8 J5 `ct=0;
2 _. `, Y4 o9 ]% ]4 x) s  v& bfor s=1:100# @" K3 Q$ d  K! B
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end" p$ Z' O; Z* N
end1 A; y, F, n/ y/ ^
tt=length(ts);
5 J1 l* T0 N7 h7 ]( |, c! |$ r%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数  d  [& Y  l" ]
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文+ O" j" E0 K/ ^, w
13
  g4 x- _6 }- W! D- P9 Y0 g9 E%ts=1:tt;1 c5 O! i5 E# j3 S) H9 k: k
ts=11-ts;5 t% J7 h* @- H  i' L
%生成三个不同的随机数,按照概率
+ O- h, r0 S0 q0 L0 y/ x; _6 t7 r  Q6 ktm=sum(ts(1:tt));
# F. \9 E4 ~5 W( Lt1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数
7 C- ]- ]/ F5 a) Z: ^( Vt0=0; ss=1;
  u/ n: T% G5 c8 O% |while t0<t18 u% l  {- |  g& R& g( R
t0=t0+ts(ss);
( k& Q6 q* K+ \2 y4 j; \ss=ss+1;& `; o0 u9 q, ?4 L% z; n3 l( \1 T
end& Y1 K- L/ S. }4 q* N& p; Z2 o0 ]
ss=ss-1;
* E8 u' N3 e) \3 M+ D; @- B, |sj(1)=ts(ss);6 `3 {( [, g" ]
%生成第二个随机数
4 \: \' T2 z+ n8 jfor r=ss+1:tt%删除
5 y/ ~! {+ \8 Q, \9 }! Y$ |# l5 nts(r-1)=ts(r);4 `1 R. V: i( f# `+ `2 m/ V# E5 J4 H' D
end/ K9 y8 |, [/ M6 u9 O9 w0 J% ?9 R
tt=tt-1;
! G4 i# P7 t2 @+ i/ F1 D! S+ Q% ztm=sum(ts(1:tt));8 d8 T7 k3 M% C/ W! U
t1=unidrnd(tm);1 ^( A( ^5 V) H  m
t0=0; ss=1;
6 M  j0 C& D$ y% Q$ }! ]! gwhile t0<t1* ^4 b7 |- @# T2 I* v. Y% O6 }
t0=t0+ts(ss);2 R! `; o& R$ R' ]* |
ss=ss+1;
3 h7 U6 [7 r8 y; yend
; D" E# n3 o2 zss=ss-1;
* F. N- T& K4 D8 c9 dsj(2)=ts(ss);9 e) i* B& e/ A4 X) a( ?
for r=ss+1:tt%删除
2 i2 `0 s, K2 A) `) nts(r-1)=ts(r);; Q: F; t% N: N2 S* ~
end
, ~* u. p4 F" w$ e- }tt=tt-1;
1 V& y) f. V/ a% \6 b! ?: ttm=sum(ts(1:tt));" O$ h4 v# C0 O/ E+ `! k- B
t1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数0 ^# o2 c5 i* Q2 k7 f' ]' {
t0=0; ss=1;" U8 }/ I* Z: b. @$ `6 ^: @
while t0<t15 b, A& @$ X, E: ]6 y% P' |& D
t0=t0+ts(ss);
  B8 K+ r' J6 m( S; |5 i# ?ss=ss+1;
; S' Y8 [( _1 q- w: Mend
' F: F0 q: |5 l9 w9 W4 iss=ss-1;
0 f+ S3 z0 B5 psj(3)=ts(ss);
/ Z+ @( m+ g8 {. s8 M%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- w$ L' b" ^1 _. w# q0 Ufor s=1:3+ C) g- E; y; O7 V7 p
j1(s)=find(c2==11-sj(s));* X. E8 f* r% w' I: R1 C$ ?
c1(j,s)=j1(s);* L( \. F- I7 D  T0 |1 c  E
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
5 n& t3 i% B5 z14$ O3 h1 V. L4 E6 p: R5 R8 i: \
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;
  L3 e0 A0 Q5 b9 Q( k* yc0(j,j1(s))=0;8 F4 F1 n& F6 L- m
end
2 Q  h! L+ l6 V* A+ q) F/ A6 u: U& uc1(j,4)=i;1 \. s1 k% \9 O% s" z3 v
c1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));, O. ?5 ?) @( Z8 u: F3 Q, b
c1(j,7)=c1(j,7)+1;7 d' \# |/ a* N9 Y
end0 I! \9 b, |& k. B! s
mindvd(i,:)=olddvd;" A' `/ e! B8 C8 g* I  \1 U
end
: y0 u1 H+ j8 ^/ U4 [mindvd1=1000-min(mindvd);: I3 Q9 |4 ]& D0 r1 `
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

2 k) L5 B( j+ n7 g+ m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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