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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
: ]. \, k% n- b1
/ F) m/ W! H* N: R5 q2 d& y4 ?. u  C& E. QDVD 在线租赁的研究2 ?" A. Y: V& k3 F6 c# y
尹作龙,姚明,金伟7 ?( m, E) b  M# r' o# h1 T7 u
指导教师 汪晓银7 H; F' q/ n- t" }/ u8 U$ |" d
[摘要]:
3 x7 o& s0 @4 ~5 H# ~  L  P( j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# v. V' q8 n, q2 d" D% m
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! ?! y6 s- A( j* p  O4 ?6 I( g2 G9 [. t
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0 z$ z8 U; X" E+ x
如何购买DVD,如何分配DVD 进行了一些研究。对于问题一,我们首先把会员根据每月
9 s% e0 ~/ C4 \& V+ q) w# f6 T$ Z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4 K# W7 O+ k; E* w! _8 f6 N
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
8 m6 s) R- f2 b6 W# L" f3 @, \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
* o1 s5 g! D$ m4 Z- M下。6 F$ M" C" H# g7 P9 Z
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5% z) @9 j9 I! i+ O2 s
一个月内至少 50%* x8 O( o" j' k8 i  M7 a
看到的最少张数
# o8 [$ Y( f- A3 U; v4000 2000 1000 500 200
. X1 q* j, e  _- a三个月内至少 95%
; b! u0 ^3 i* X2 T6 r1 k: }看到的最少张数3 j0 p  |' Z' W' T; K
2534 1267 634 317 127$ l; L2 K% g' C) j
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& b6 A* t2 x. Q. D  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
7 V; M- z5 N( L/ [2 C8 M. b爱程度,再次用LINGO 编程求解,得出第二中分配方案。第一种分配方案的总偏爱度
. j* x: d- ]4 V; hU 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) ~' }* A% `  a$ a
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) R% A9 S8 G; {/ ]
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
6 Z  I0 _( y# l1 ~预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。1 d# _$ g5 ~, j' L( @( v
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! m: l) ]8 N7 t0 a& u6 q' v
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。
6 C' g% F& q; i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
2 \# J3 w& p( K0 L5 d$ V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
' {0 s  H" _; e( D' 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# u0 t1 l( V: a6 f# R8 }0 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
2 L. P+ b* N3 ?) x5 L7 k& 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
1 h% |! p. B/ ]性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。- _  F- D* s6 L3 k2 v$ a8 Z* S
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: x+ q3 L5 A* W( V, j3 k: S
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5 E! Y+ e/ t$ O) Y( t0 J  Z
心算法速度快,但得到的解难以达到最优。2 I) I9 j8 r6 B
[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* y% ^4 Y& ?0 I# W* e' Q
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文: w% b- Z# l3 R' A  y1 p/ M
2$ ^) W1 D& d% \0 I
一、问题的重述! y4 v! b3 T' H3 j, |# P* k0 k
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
" N5 u6 Z7 o7 K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
  h# P$ g/ H! l+ g' @; `5 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。
+ G( a- o7 A$ g( O. L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( g) d) }/ t1 X$ S* U
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5 U5 `8 Z3 `5 _5 Y4 M# {+ n7 T
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:
2 I, l9 Z+ n) v; s2 z- U(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
' W% K: p! [0 k( g4 b& }7 h$ R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
5 }; R+ |  o- N! F; F40%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
% x" }( f0 z# _9 B( n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
* m# f" F) T, d* h果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?/ o5 N/ k2 g. f( k
(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
  j( L/ K5 t7 j. _5 k员的在线订单,如何对这些DVD 进行分配,才能使会员获得最大的满意度?请具体列
3 J- }7 h: |- B1 o出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。, L6 Q+ F1 w* `
(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& ~4 p8 H1 K) D
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
; U8 |* r$ e6 A: E  r% J9 X月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?* O1 e( j% e3 \  }6 o, N1 t
(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% a9 I% m' I7 `, s' o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。8 }1 K# t$ L7 u, Y8 `$ h  |% b
二、问题的假设* h( x, a& e7 e, M
1、假设所有的DVD 都不能拷贝3 n3 F$ f, N5 a- {4 }
2、假设调查资料具有一定代表性
* m/ |% k0 e. ]: p3、假设所有会员自觉遵守会员规定# M7 x' w0 N1 a
4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计  x8 _7 a3 q, y4 z; V8 O
5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关6 H9 {2 X" @. ~; V# D
三、符号的说明
) m* Q/ n* h- Q符号 符号说明
  k. U( k  {- z- R2 ~/ r4 eV 该网站拥有的总会员数
9 c( N/ y+ P+ g# C6 s7 U+ U! L( VDij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况
' t4 H: ^- W/ r# x' `DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度
/ U+ Z- d9 V8 f) G% A0 [4 qyi 第 i 张DVD 的现有量
8 Y$ W  i' W* u$ ?( YMi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数
/ p7 R: F8 F; d7 cPi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比
( F" H: n& }+ L2 _/ n; A7 w' F# K" S2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
( w9 Y/ x7 ~% |9 i/ i- C# l3: u  A# |# R0 X7 H1 n3 Z* V
R 为满足会员要求的百分比数
2 \. G. }- g2 G+ W* d9 }/ x2 |U 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高7 O  f) e7 p8 h, c- x
四、问题的分析及模型的建立及求解
# S$ E5 b# x5 |$ r/ ~6 d' y- k4.1 问题的背景资料
* y" `+ @$ c( d' U& w6 K+ L5 LNetflix 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
5 Q8 M1 h: t* R/ z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 @  K5 Z0 {0 j, d, e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
$ i/ r8 U2 Q# w/ H! X) J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
/ c* a, e8 t2 T8 G6 S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
0 l! f8 [4 x' v  E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,
% a* j; B# r+ V+ q既省时又省力。3 w0 j- n% m& z; N
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
5 k' ?7 v  }8 o$ e) c5 ]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
8 p; `; t8 r% A1 x$ x4 Y  b" u4 R了676.5%[5]。
8 E4 |& D  n2 i% i, C4.2 问题一的求解5 b+ c2 i6 v1 {. m' c( I9 a
4.2.1 问题一模型的建立与求解
2 r. {8 Y9 Y3 m' e$ @. d7 s/ u! M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
) c4 f6 j; F6 p, `7 Z4 o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
7 Z0 e- j+ n+ O+ j7 R' w从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。
: n5 d2 m: n3 \* f$ Q% p% ?& Y由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1
* g% ?( k/ v! @+ x3 U" x表 11 I# G3 x/ F0 o
类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数, _! N: n+ ~, v3 _( |
A 类两次 60% 60000" C' Q, {# z- x% p, {: @) O
B 类一次 40% 40000
5 Q: i& s( n1 A考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:: N  `' g9 h. H' y% d5 b
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;
! ^: j% w: T0 u2 g0 f$ g. cB 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;
4 @; c: p. x; p0 p6 I1 |根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:" g& w6 k+ G$ _. \6 O
9
( s$ H- D5 r5 J4 y5 ^, A% m29 k4 ?: ^3 W: r0 ^
15 3: [3 z- |' x* k$ k! ^" m
1 =
% T. k( z( v( s) ~$ t4 w0 J9 t8 j+
* Z( r4 V# Z7 i4 c- ^; D7 K' XEX = 16.5
6 {5 W4 ^/ m" e/ C2 N# J# N* {2
/ @" Q. G' h) w# J6 o30 38 i4 k9 ~& A/ e5 }+ i9 w  u
2 =6 C# L  K# N. W- A
+
- o/ A% E8 h1 g4 L& I; r& XEX =
: h  e# V% W& S1 P! v! \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
) \4 t) d* ~. q5 d4 ]DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,
* A9 Y! o6 ]/ C5 D6 j& _9 e那么:
0 c, R' F3 O) r在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;
( `+ [4 w7 G! Z2 p$ J2 b$ Z, j在三个月内 DVD 的周转次数为:N=90÷12=7.5。(设30 天为一个月)
; v, i4 m! D) ]% u* @3 u$ `根据题目中调查 1000 人愿意观看各种DVD 的人数,我们得到会员愿意观看各种- j8 m! Q* o# L7 h
DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):
1 G( n: [" q3 ?: H( z3 d  a表 2- X8 H6 d, G) r6 o
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文0 K/ l: Q( q! r3 a- ]: ]7 J  J, S! \
4
, Q1 ^. d* I( W0 @& B$ PDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
2 P; L6 V, C% q. Y7 F# I经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%, W4 T" L% K8 a4 G' D0 _# e9 N" g
R 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。) c5 o, J2 r! N# M, k
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
3 K8 \) H& m/ ~0 K员数)。
! l# J. G$ I# h那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)
% W% ~' U% g% @我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;* r% M( ~5 d$ B; Y* M
求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):
3 ?9 u; L8 Y! b( y6 R( c4 D表 3
( X: Q2 q7 }7 X/ U8 C6 cDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5) G! W8 q: Q1 [  u: R( z7 q) d, P" C
一个月内至少 50%/ U1 Z2 u5 _* o: B' R7 I  `- h
看到的最少张数- ?- s' S! p$ K; A3 x/ g$ w* ?
4000 2000 1000 500 200' b( X$ D  k& z& w
三个月内至少 95%& S5 E! D( }$ d6 A$ f
看到的最少张数2534 1267 634 317 127- |# h( j# F3 v* ?2 |/ Y. d
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
' h  W# O9 s, D4 p: |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' u  D, W4 |$ ]9 {# 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
& D2 R- Q* d, k* p# L4 t0 `) A0 T最少张数为2000 张(小于4000 张)。
2 d1 ~' i$ Q) `& B4 E4.3 问题二模型的建立与求解
/ h& z+ C1 W( s  S  {4.3.1 问题二的分析
+ {! \% Q: W' q3 ]( {& U  J顾客满意度可以简要地定义为:顾客接受产品和服务的实际感受与其期望值比较的
! G; Z6 R; k, e. X8 a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
1 j! V& J4 Q8 J5 ^4 }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
" g5 \' N9 ?4 w5 V4 |- p& p8 T# v员对DVD 的偏爱度为:% L4 i( h, c/ O
ïî
( s, Y& g* j6 ]* _# r  U% zïí ì
7 D; A8 K+ }$ a: v& |¹$ E9 U3 b6 L( A
=; |& U* R7 ]- s+ s
=( k# B' Q% U# V8 R. H
, 0
( w6 \  B9 O; O) F11, 0
; @: B0 S1 F# J/ w! zij ij9 B: Q) {, `/ f- R0 k) \4 f
ij
3 T0 c% ~& _% M; ]+ {ij D D
  A; Z' _8 a$ c: B" J5 R$ v+ JD) [- h* K) D( u1 c" `$ m! E
DL
! u' e9 H- o* C- x. 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* c  m/ \8 q0 l6 j
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
& X' J! E/ f( ~) i. U/ [第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。
! ^) v3 W# g% x" v* s0 A  w4.3.2 问题二模型的建立9 h- O" Q3 i8 h! K
会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå
& c9 G8 ^* r1 S5 Z" c4 m= =7 [6 G! F( H( c3 a. [, V
´' j& L4 x, W2 M  R# s
10006 I; Y  |5 E$ Z
1- z) m8 U. A1 }% A7 N3 Q" ~
1009 o2 G* k- {/ c& K7 Y
1
# b/ i/ E- G/ wmin
: [6 ]5 @  X1 X9 Gi j
$ G7 s( k% A2 {& ~4 Wij ij DL C
2 j8 y3 S4 J& J0- 1 规划模型的约束条件为:
7 e/ H1 Y( w( ]/ r3 e' y1 R$ H1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;2 N5 V: \, C7 f
2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。
2 K6 [& w# Q5 A7 M! L3 E由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:" ]$ e4 Y, L8 S0 f' E' |
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文) K! W( g& L5 J5 L/ ^( h
5
" y3 l! E: T* D* l" [ï ï ï ï
" ~5 W; f8 {( }* v; n8 Tî
+ R. l- c5 y; f3 k9 \1 A, V. k  Fï ï ï ï
$ t9 R7 K. }, R7 u# P8 c3 B* J+ Pí5 z2 w, j( t3 R* o& Y, U' Z6 Q( v
ì# T: n# q" q# @, E, q! d
= =
+ g9 n" z5 v; P1 u£
7 \7 J; g7 o) G4 _" v8 t1 k9 j5 S" x=# R3 a8 d. U8 F/ P/ J- z
=- `& J" g) x4 V/ J# B
´0 u/ ?# b2 O+ f8 ~/ q  K
å
7 l( B* `3 h5 o% s/ k0 \å
: U, [& ^; m, Eåå
- \5 j9 R8 M# U=
4 [' ^5 D5 V! v& i6 r( M& i=
7 o3 P+ W4 a" C0 C& C7 W3 p= =
" `8 v  B( i. T3 o8 t* q/ T( 1 1000, 1 100)& S2 f; f) {0 b9 F: S6 L
3
% W) A+ v% ~( ~: M0,1$ B( w9 R4 d- V: U' T- w% ]3 E
. .8 \; a) x+ ?3 ~5 f5 U# k' W% K, B
min
0 p2 r* [6 J  \6 l% R1000
0 {3 Z' l4 t2 c0 R) [$ @  v1 F( j1% z# M! V% ^6 j; O/ o0 [* W
1004 A" Z4 m: r/ o- ?7 i0 N1 U6 y
18 D) g( X/ `9 F4 D% H$ G
1000
% i/ L; \7 I" |: r* a& `1 A1! M8 u* M# l2 z1 i/ }
100
- o5 ?; b9 p6 x5 n! E9 Z% B# Z$ p! q1
' _, ]: T8 M. I' n# ?i L j L
8 p; C5 j* G2 w6 z7 EC y
: K) `0 A! H$ G+ S, KC( ?' r$ ?* y# p; H2 Z
C
% p3 v: M0 T; i$ }/ O) ^! b0 |2 Q/ Ds t
9 n. o1 M# C' W( g2 ?DL C! m8 ~4 m: y" ^7 X
i
- U, K4 [; H( L( E7 O  I  Iij j
; V( p+ V' u/ }) [j
7 a9 k6 ]9 y- f9 u" r5 Gij
: z6 S0 l: ^: Rij
; r0 N: b7 W) T9 A/ Ui j
& ?" S. P) l" M# Kij ij
6 h- u  ]- h4 m! p4.3.3 问题二的求解3 {, j- K/ o; C! P# `0 ]( n8 R" i: n
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- E& \/ K, ~0 P  G
Ci,j 求得总偏爱度为åå( N8 ~% o$ {1 ?
= =
9 W  f1 l3 A+ \9 P2 Q) p4 Y; ?= ´1 \+ e* ^% [! L% B) C# {
1000+ K! s' I4 X' ?; h( ^% `
1
  \% I2 p+ f1 O- m  R7 |3 [100: M3 I$ j* i! j1 B) [: C6 v2 w
i j 1
- [/ Q# j+ X5 }3 F/ Xij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求/ v- ~7 C; E2 l0 f' o
预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:; B8 b' g: A) y8 ?4 ^+ a5 r3 @
表 48 \# h0 \8 a5 D. g
会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C00108 P0 x- }; Y- b. _1 W' J( {
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)
5 `# v9 _/ u% y2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)
9 i; `3 v2 M* n! N分配
" N8 O# n  s) E# W5 U( e0 ~DVD 的
5 j8 B1 ~, T8 q% l种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)
- B7 B: g: I3 h1 ^- M6 R! ]9 r会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020
* M. j) \$ V* n- }; N1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)/ E* K; \' e, U% h* C: N
2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)
5 P% X; v: C; h7 p' C* T分配
& E9 V/ d8 `5 L( a) V+ s4 f! zDVD 的
4 ~8 @' t+ G! I$ L% N! 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)2 v1 W7 s4 I& y9 f3 d* q8 g: ?6 ?
会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030
0 U3 F- `* g6 Q' y1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)+ u& E" d$ }9 s# r' N* {
2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)
$ r# Q+ Q8 S$ W: E) C& W! ?分配8 |! q1 A8 H/ \2 m1 A; N) i
DVD 的
4 l9 ], u" L0 z" K* f$ b种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)" x& M, n: R* D/ b
注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。
( o3 v$ t$ K& r9 M/ A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% C" ]) w) y' l8 {* ?
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
4 i6 U9 p' O( \6 k$ L& W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。
3 z$ q" L" E/ T+ S事实上这里的8 张DVD 已经最小,具体原因是,现有DVD 总数为3007 张,每个人得' I7 f, X! [3 ]9 J0 v8 u4 F; W, F
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,
2 _4 S( X& T1 J. `9 l$ S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
/ M5 B9 F4 H% b$ W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; B: Z" Q2 Q  A  j  z) W2 E
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! h% x! C" O$ U- l$ i# K
了没有订这8 张DVD 的会员。2 K2 M. o! S% P( I3 f# z" I8 S' w5 J8 D
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$ }; ~* L2 Y: H, O8 i4 \# \" Y
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)
9 j" ]! k8 W; ^+ i9 g4.4 问题三模型的建立与求解
& P! ~  h' e0 b$ @0,1 变量
0 y: S7 q, I: x+ X" G每位会员租 3 张DVD
, y. D: W) T- [2 `DVD 现有数量的限制& ~$ H. B$ Q& R" y/ m3 {+ c0 _+ e
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
9 [4 ]$ T) a: ?0 Z" C: o( V6 ]6
  D7 m2 l) q% p( I4 M2 Y4.4.1 问题三的分析及模型的建立
1 w2 V1 T, {0 r$ Y$ A) o  m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1 @; M. t$ _3 Z. G; x! O
会员的满意程度达到最大。( p* @- e7 \" E- y0 f
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
) |* \. \7 A8 d记pi 为 1,否则记pi 为 0。! o% q. p9 g( k  d- F3 o
ú úû$ k7 F: {: |; \, z: W
ù% W, }. c- f$ G6 F- q5 N) U/ ~
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é& R( K" H$ v3 W3 x9 v/ k! ]
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- G6 `1 R+ @) z% M( b2 `8 `. F$ h* kö; m, I% T1 Q# \1 n
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+ F4 X! K0 ^0 X( m1 pæ* C" v+ n; W+ X+ M0 L) h/ k) k/ V7 P
= å/ w% z" K, s. C, u
=
6 E, e  l" Y4 d7 K3
5 G( [  G: L$ v5 \+ N+ u0 B+ |100$ ]5 m, y$ C, N
j 1: }: P- ?1 w$ B5 G( H( j! @
i ij p C (注: []为向下取整)
! l" D1 W( R+ e4 n0 s7 d2 C* t要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 1000* {9 z- I' [" f
1000
# ^( p% v' D8 D4 g. p1
! l0 s3 R+ i7 ]6 y+ G& C3 Q´ = å
8 J- a! S: L0 u( p2 |1 m9 U( X= i
0 W- c3 |& s9 S+ `; {4 ~: Hpi
! A1 {3 I$ N/ [. q" K根据问题二以及这里分可以建立以下模型:
) x* J0 a' [& j5 Q8 g& d5 f' Yï ï ï ï ï ï
( j/ M& t6 y, E3 {3 \î$ Z! |4 ]$ k$ S: b' y
ïï ï ï ï ï
( x; @- E2 x' |. U7 Dí
9 v1 M6 _8 h$ P1 B7 b* p5 \6 zì
# i. a$ d3 k% f8 P9 ~= =
% I4 q" t6 H$ ^: G0 q  L=
* E; R3 W4 N# h; @3 ]: E% dú úû. i) H; Y6 R' E4 E
ù
: k& Y& O% ^, k4 @/ c) ?2 r( U, Jê êë4 ^5 T& I& [* _3 e: S2 \! A/ j$ d
é1 ^: @) M" V  f2 J" u/ l3 [
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, p( C5 @) w1 v2 ?, ?' Yø2 v! q5 j. f+ d  ^; ^: b
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4 R! B3 D3 ?1 s. jç ç
! a, v( m: [$ O6 [4 L5 Y% {è" u1 G( S. K0 e: L
æ' U' C! N; T5 k7 I6 U0 ?
£" K8 |- h2 p7 z; N! h  i: C! W
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=8 c( ^& V1 m, z4 Z  w. {3 w
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" o; q  P" |" q1 a, l: då å9 L/ i5 t) M* P+ Q/ k$ w: l/ m
å: p/ a3 B4 k  ]1 m) T+ G9 ]) w
å
5 @* L& l$ T& yåå, ]5 a; ^8 t, J- q' d/ a
= =) Q) n5 y6 ]4 A$ r* Z2 D
=
8 S2 q5 I; W9 B# E8 J7 j=* c' H  b8 Z/ G1 g+ m# @
= =+ n' x( _6 o  W8 I# {7 V) j
( 1 1000 , 1 100 )
! ~" ^( j( {, l5 D2 {3 0.95 *1000/ H3 N, s2 [8 K4 D& l* n  N* f1 |
3  g6 [; s' Z' \  f& v  R1 U$ k
0,1! B. D% t4 M; d$ }4 q
.& W1 E" `# ?$ r$ x$ s3 A" @" k
min
8 }. Y. D( u3 L' o- A8 W$ a1000& j; ?# d0 n7 z4 z
13 w2 j8 l. D$ I( T  V0 D, Z
100) Q5 E2 i( n; p: v$ E
1
; B2 ^( S9 M/ y! R! V8 o! g- H' d; b7 r1000
0 `+ A& h0 O9 K% g8 d1
" K( t1 M9 R3 X5 I; Z100. Z) m# `( J9 F9 m' S
1
2 l3 U/ }% y4 U. ?) K) A% d9 g1000
" L* I& \+ G! }  D  E9 q9 A1
5 |. H# m8 M! S) Q& r1003 U. i3 e  h* q1 N% I: O
1
( Z! l( ?5 [1 T9 Vi L j L; ^6 S# C0 s  e$ b2 X1 W" \0 f
C
2 {% ?, X, z/ ~, t" KC y
4 n3 q  S$ K  X; i% lC
: u6 U  z- Z- D% k/ \' l0 t. k/ X6 vC+ R% o3 ]7 s  }( H. I# d; c, Q
s t
5 q0 N9 D2 _' S8 {D C& u- z2 p  i( W4 g
i j: o( X$ g8 }/ O1 S- Q" A; N( T* ?
ij1 v- b+ m+ I; a! V
i, v8 [5 x9 y' W" |) B# V5 c
ij j! S8 s- _( |" G
j
6 C6 i6 ?7 O8 T) y% r3 v" B7 qij* i  M4 Q8 ]* O: _
ij
3 m" n3 `) @1 @" Q# r' h! Mi j
' J& P2 c. D1 x2 h; hij ij
) ]! @, u8 c- W3 W+ l4.4.2 问题三的求解
0 \. Y% U3 E. z/ B# Z% J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 }5 n3 ]3 U% u' ?$ w- F# O如下假设:( T0 R7 w! Y+ V$ o6 P+ P3 F1 |" B1 i; ]* C
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0 L, H; D4 \, E$ ?9 T
还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。
2 h1 f1 U9 G! [. u. Pb,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n4 V7 ?3 L  E1 k6 w4 d
(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7 @& U1 I. d/ F& v3 v1 f
&aring;=1 U, ^( s4 j4 l2 i( U+ ?$ Q! X6 R
-
% Q5 M. ^+ F% P6 F6 Y* _-# b3 U4 M5 Z8 o2 z3 A: N/ d
=! }" ~9 ~/ C% g0 ~& a4 `' v! M
n
6 R- B! l' Q/ `' @0 d' W0 P! B8 e# ]i i6 p, R6 o+ F* @' M
k0 I7 a; B( V$ l( _
p k& x+ ?9 U' S$ x* ^; T
1 11
7 E( t. d5 n1 a7 o6 f8 b11/ J' y. J( U2 A, g) V. i
( ) ,8 y; j0 T2 B% }! L
c,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,
  g* H' M' ?% ^& z+ x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5 p6 a. G' R5 P8 z) O- L; h( x4 `! Z
求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。
; B5 ]1 b' o2 a7 s/ T1 S8 ~/ j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,- O0 q% K. a- B- _. y
其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):' x5 f( A; z+ P
表 54 L8 S% }7 g- v
D001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
4 u. P  O) i1 @% pD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35  E: X4 Z3 D$ E
D021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35
0 x# E- }  L& ^9 I3 M6 WD031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29
# j. G* h, Z* ?% n  y+ d# W0,1 变量
3 ?+ c4 z2 V% ^2 Y9 q5 m" q" Z+ \每位会员租 3 张DVD
, a2 n' q+ Z5 Y/ HDVD 数量的限制- b1 ^9 R% k* x8 m$ l
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
8 X9 }+ k3 }7 P) a" V  d7 [& C7
2 g) K! ]) c9 v" `& E/ i1 J7 |) R2 zD041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30
) y* l9 x1 @0 W7 R- g9 WD051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38
- u1 L7 n8 b6 u8 Y( _D061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36
: u9 s, t. y7 Q: kD071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33
- M& J. i4 x; A( G! \8 d/ ^D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 326 K# V; t1 Z9 D1 ?! R
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
0 Q* \7 k' e  Y* J! K  p总和 3086/ J+ `- w/ w" c. x1 {- W9 k6 Q1 L
Y* W" |& o% I& s; V9 W2 ?
N
' i2 @2 I+ {! f! vY  y8 i6 _5 |8 h' |1 |3 i
N
# T/ \4 f' m) d5 G) f# j, k5 A; NN
! B7 |# z% X0 D0 ^6 w! cY
5 i+ y' N" y3 XY
9 n1 @7 Z( S: zY2 e( h5 Q, v/ Y
i<30?  G* d) S8 G% K8 C3 B
i=i+1 第i 天# s$ Z5 G8 `" k9 i5 f! n+ O
j=j+1,
% D/ C* y; }( W( Z) r第 j 个会员
' D- o6 Y" z! Z, y  Hj<n?
' f3 D1 |' {. U& @; z会 员 j 是否还
. k3 d9 I1 a& s( \租到DVDd1,d2,d3,9 G- S% v! Y) r; q
D(d1,d2,d3)减1) W3 S2 {' H! U4 M
计算 30 天中Di# E. a. |+ ~, P5 t, c7 D' A
的减少最大
0 T7 E. P% R9 h  S结束
6 [# O8 P8 g- r5 D( QN
0 i+ J( F, g' Z" `将 1000 个人分类i=0,) `& ?8 Z# A  k) n6 p
D(1..100)=1000,
/ v7 ^, Q& G1 M  s; I7 @$ q; Gj=0,n=1000
) }! X' a& G8 A还回 DVDd1,d2,d3,
1 w$ n- E7 a# V2 Q6 v8 h6 r( MD(d1,d2,d3)加1( b1 p/ k4 D7 B+ T- j. ^- Z
会 员 j 是否租
; R" g6 D1 z# f% j+ c* I) B2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文& ]3 W( ]/ L9 H0 E, U
8: o# B$ M, r* g+ f9 p8 [5 g1 z
图 1
, d0 s# v$ j3 t- l4.5 问题四的分析
4 W0 h; f$ l4 H  U8 a! D# f我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:
7 |+ ~/ k/ f" U, {( e# L4.5.1 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
. E9 M! ^6 D% ?; `情况?
: Z2 n* M) E) @# V/ x0 P8 l假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5
" G) c" ], t' ^6 p- ]对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。: \7 n, O, w! {4 j3 {) X
以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:- g3 B5 W$ _5 B8 I. w' J6 D# l7 r
X(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}
" Z% f4 k3 J$ P) [: C+ D; h$ h7 S={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}
, u0 k8 Q2 `" k, M4 L, v/ H={x1,x2,x3,x4,x5}
; e/ O% f4 l% R) X* `% _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$ ^0 C$ h' u9 e! f# u
(即1—AG0):2 h$ C0 R, J% i% L* i) U6 \
&aring;=$ N2 U  Q* V( h" |
=
  j" |6 T+ A0 R2 B/ Mt
" j4 \) f+ Z& s% pm4 l5 C( \% r& \! M
X t X m# d( x" B$ |0 N/ Q2 T( E
1
1 M1 W1 J; u0 O; B4 ?(1) ( ) (0 ) ( )
3 h8 F4 T! I1 N' a8 A- V( @' t1 f+ z。得到生成数列X(1),如下:
. Y7 Q7 m; x- t- [1 dX(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}
" x, H) G4 p/ {& o={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}/ \/ j) [) K% p% d, L1 ?3 C
={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}( ]- y% T4 x, K, J1 T6 D) D: }
构造数据矩阵 B 及数据向量YN2 Z7 j* Z! k- x1 n
ú ú ú ú ú0 J5 n3 f: h% A6 J# m  X
&ucirc;: w; j8 N7 H! u7 }
ù% S! J. w# P$ h  z
ê ê ê ê ê
  n/ n1 T' M  y& i7 f&euml;6 ^" n" u& H: I
é8 X. a$ U- s5 c7 j
- - +4 T+ y) y; o) e" A- ]$ J$ B1 j
- +
/ T) s. k/ r5 S6 _- +
6 w4 p2 K  s' T9 ~/ @# q/ O=: B5 R) \& C) l: ?# d( u) q
1/ 2( ( 1) ( )) 1  V& [1 L3 r4 k: t! A
1/ 2( (2) (3)) 1
9 h  I& t  f. O" @0 i. e6 J1/ 2( (1) (2)) 1
, ^/ {) S6 b3 o9 w. A" x: U(1) (1)
$ N, i" w: L0 @3 a(1) (1)- F# e+ F2 [! Y& |) H/ c+ L
(1) (1); T3 ^( o4 y) q
X n X n9 J  Y$ S( I8 q. t# B1 u
X X
% ^/ J% X9 N" B2 q- Q) b: wX X
, P/ k  k6 a' A2 m9 w4 |B
5 K/ u: l  I4 f7 h. _6 \" UM M# n4 g+ c. D, V6 J0 |9 S8 M7 t* z) l
YN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T
7 p) E) |' ?) L( @* @* |0 u求模型参数a :
- I. T2 F1 Q5 Q+ [4 d/ j+ X: ]3 ~N
) O+ L( C+ m8 y8 t; O6 da) = (a,b)T = (BT B) -1BTY
  Z2 N' |6 m. W% {4 ~" n建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:% r0 v2 }' n6 X# P* A) ?0 b& Z
a
5 M% W+ x! @, C- s: eb
% h# W6 p7 V9 v9 a, y: ye& o  ]* B* ]2 S
a
: ~2 n# ]+ L4 {1 W& i7 s* Hb
4 U* t1 ?; c0 s& U* I, x; i: {X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )& X, G4 Q. Q; z# y7 d( p
模型的改进:
$ ]: m" }" E, j8 k$ 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! v$ W& j% m/ w
写成:3 Y2 Y1 V5 ?4 `( c
X (1) (t +1) = Ae at + B
, _7 I) ^6 v/ f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" f  G0 s. y5 V6 A3 W
矩阵G 及数据向量X(1):
6 s3 R$ `  ^3 j& [' }& e2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
* g! |7 D% \5 v* v: H0 m98 O$ i9 u1 Y. }1 |+ E
ú ú ú ú ú
* u7 c$ m. Y6 {- |&ucirc;: O8 ?6 B+ Y3 k. f0 \" r8 A
ù
% N, {# P0 }# b* lê ê ê ê ê+ R( B- |5 M6 n9 i$ M6 r! M; a# U
&euml;% s' s/ \3 \, ]
é) ?+ M! C6 y6 R8 ?  ?* U
=
! S% ^# x9 |& ^- -/ C+ q, J& Q' W; D/ h
-& C: k0 R. B5 Z+ i- T# w- n/ d
1
, K1 N- }- n% N( T1
7 s4 c6 [% E4 l/ g3 `. M1' U" ~4 h- A2 G: [
( 1)0 J8 [7 K4 m& ?' J: o1 O
09 o) H, q7 x3 o( g
e n7 n. z% l: F" A0 Y9 o5 v2 e$ _
e
2 ~9 w7 h3 r  v: Be
2 D3 Q' _6 ~! N3 {G: @; B2 ?( r5 b$ i4 K3 F! z# x! X5 s
a! G, i; w7 C& [% ?
a
) e4 n# Q- r9 f) ^2 D, g' SM M  B4 K  L- ]1 ?, o5 G
Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T9 L: s* ~0 v1 ?+ I6 G0 r  i
求出参数 A 和B; f. w; ]4 p5 I) r' \4 X5 M: I  V
(G G) 1G X (1)
3 M+ j( j1 s. _( QB$ H. E6 I0 }' ~2 W
A = T - T ÷ ÷
; }: r4 ?( J4 @) V" z* r&oslash;
- p$ z  G. A3 _* j0 e&ouml;
/ ~  a' s- Q" ?# q( I. H&ccedil; &ccedil;è+ N" h, K* J* r5 N- ?" J* \
&aelig;
: t: F" q6 m) r3 C' Y- g. m求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B
1 H2 ?8 f5 r& ]* g则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -) v. n; h* f, K
4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系. h4 G) A* A; \8 x1 s+ C8 v
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
, n. g! M& j# j' h* v买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大
- ^! S9 p2 d) M$ ~, ]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:: X" H/ z* ]* X$ j
W = f (e,m);# d- {0 {- l6 S3 {9 |+ H' @3 d
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n0 q* f" ^" [$ g( p! O9 R8 ?
有关,设:
- O+ G$ x1 a9 ^4 d2 d( qm = g(s, n)* b# X1 ]5 G5 a8 H! g+ \' V8 D, K
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi( y1 a* y, g* |- P( T- g$ {/ v
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
. l9 b2 H! G& I3 O. c4 k1 c根据以上假设建立如下规划模型:/ m. R0 F! K. j' m8 n$ l
&iuml; &iuml; &iuml;) r" i5 g. X" f8 |' {+ c2 ^& {
&icirc;
: J4 g! r9 w2 X&iuml; &iuml; &iuml;
7 z4 J- ]1 j# H# F7 y. Hí
7 v, C7 S9 f% G) [- Tì
$ U. {7 V0 v; Y: z( x  I=$ I  u4 {( O; `1 Y7 w
=& G4 T* C" F5 T7 S' {9 `2 @
=
4 i( t8 O0 @$ g+ `- H" @: \; N= &acute; - &acute;
$ w( f. m/ U. W2 V* K2 @& b- l* |" K&aring;
1 A% r- A( K$ |: ^&aring;0 y3 G# N( [5 h2 r# a% l( f
=! Q! b# G  j5 v# I( a2 F
=
) W3 T; J+ S8 F7 n  E) O/ En
9 h# U7 E3 o6 U3 V4 G6 k1 Ni
2 U% E- s/ u7 t- v' J& q5 x1 Mi) j# H& q) @0 c/ l5 C
n8 O7 J! t, ?! M1 H4 o: x5 I# g0 r
i
& T9 U/ y' \% _7 L' M% w" T& i" u7 ji i
/ u6 N0 D$ q6 R9 ^2 u: r4 J# {s a; ~2 s- t$ Z  x! e3 Z9 D
m g s n
* z7 l7 S9 l2 g9 x; |% GW f e m
* {$ T5 E: g* Hs t
7 Q0 C: O+ k/ U  {# i2 lF W e a b
" G5 R, g- N) e/ c# h1
5 D/ O  A, w$ M8 F8 M. Q1
8 w9 t  Z3 F+ h8 S( , )' t" F; d2 ^# M
( , ), D# r8 _  u% N+ x6 P. Z( ]+ P$ f
. .
% [9 V* Z6 W4 z9 O4 Umax) G, A/ r; y& O
六、模型的评价及推广
* H9 h) b/ V. a9 {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
) z2 U+ L& c6 P1 I9 t- g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
( n& b+ P  ^$ ~1 T: |  h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; |; Z& K  T. U/ U
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4 e$ a/ [  }6 d, W
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。
: K/ d/ o; y" A9 Q6 O+ O9 a7 U2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文" M9 R" y: }, b# [8 E
10  ^- H; t; x7 Q/ J( L/ ]
此模型中有10 万个0-1 变量,规模已经相当大,但是运算只有20 多秒,在10 万个变
- o6 T; i) z; `9 S% U0 m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
) H% k* Q7 V& L& 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。3 E: D2 c- T& r. i
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 g6 w: D+ A. k- [" [8 X. a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- l6 x: z& q+ \1 C1 Y* \6 J
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DVD6 h5 d2 W- z+ {
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7 b5 {4 I4 X0 t9 _9 S# q8 t0 f
结果难以求得最优解。  }' q! P; R( d  @& p
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2 t3 O, c+ w( }% A8 b# C7 X
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
7 d) L# }6 V( u& m7 P6 j实际情况,但在精确性上还有待改进。
; t1 B* @' W8 F7 J/ y[参考文献]:
" G& W6 z& s0 h: Y' W) \[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
( S! `1 f- b: @5 a* [* @0 f( R7 \[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
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; V! V- ]0 p, ^0 a; R& ^& e4 E[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日
3 \' v% o0 h7 f, c6 ~5 j+ `  E! g[附录]:
6 ]2 c' R4 J% s' N" O# c2 Z1、问题二程序:* k: D" K( s$ q2 }+ E
运行软件:Lingo 8.0$ E. p% z  E: T
运行环境:windows2000
9 P* S. T- j1 Z# l' V7 f1 W  L运行时间:24 秒$ V" |- o5 K- Z& b$ h( v+ m6 Y: v  F
model:
- w# x2 u; _- u. d% |sets:
6 I+ S1 B) ~8 c. {0 v9 pcd/1..100/:dvd;
; z8 @8 I9 f! {ren/1..1000/:people;4 h; v$ {; q# X1 k) w/ k9 h
link(ren,cd):c,b;
1 A% D" q& T8 }9 \endsets
9 \4 C2 I( N7 W[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);3 l2 y+ Q) D  Z$ B/ m1 o
!dvd总数的约束;
- s. \: \: M8 P; {@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));
' `( h$ |, M' q; }( o!需求约束;
( s, g) X! _% N, o1 Z5 a$ {@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);
. j8 t: V3 i( m. n+ e8 F@for(linkbin(b));7 n; n9 H: l' l) M, \
data:* Q, W) b& Q) u  v7 L* b6 @' K# \) u
c= ;!输入偏爱度;0 i' @. d9 |) k* u
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;6 C0 s# c0 f& b, V) m1 n" f
enddate! \2 r7 Y  X/ i* _1 `& V
end9 t& N" W0 _: A7 y
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
5 s6 h( q, W4 N/ i) o' R11
! Z7 ?( j. h& a( B# m运行软件:Matlab 6.5
9 C$ Z- d8 T/ a2 \运行环境:windows2000
9 |7 ?6 L- `. i( \6 Kding=[ ];%输入订单表
4 `5 R6 z" x) I& Nb=[ ];%输入由lingo 解得的最优解
( g3 J  L4 c  @k=1;
8 I. \* e% D8 m  n* K9 T; S' b- gfor i=1:1000% x 为分配DVD 方案表% {& W- S  Q. F# v" h4 b( f
for j=1:100, J5 A8 j2 ~; d" @2 R$ e
xx(i,j)=b(k);6 D! ^# y2 Z# K
k=k+1;
" d) w7 a# O. iend7 O1 e4 D( k! x
end
1 R' w2 }8 ?9 ~0 |  Z0 Qfor i=1:1000 %满意度2 i2 F1 p4 v) s
for j=1:100
$ _2 {) x2 R; q& H) r  E  r* Xif ding(i,j)>0 %ding 表示订单表+ ]' |0 e8 s1 U3 ?+ b& c
man(i,j)=11-ding(i,j);
/ V- U0 f' J& [" a: p& zend7 e" Y) V  w+ R1 t( E8 x. y
end8 H3 n. _+ t; [; w% P$ `9 z
end
9 N+ B0 Y3 w3 _4 F7 _tt=xx.*man;1 f, o* O8 G" w4 H5 V* H6 ]
ts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值) g9 T/ y2 Z: [5 Q* J3 _
tt=xx.*ding;
$ ]6 E. Y+ K8 h$ e; N# |tt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小. w, U" q7 t0 U5 A- a& Q+ C7 z
for i=1:1000
, A+ X; a4 p5 e5 tk=1;
) A. n7 K1 X9 E+ Rfor j=1:100
1 ?% K- J* B$ B/ h& l9 E  `if xx(i,j)==1
5 u5 j! a/ s. T! I! E. Z0 ]d(i,k)=j;%d 表示发放表
: D8 S$ x+ G6 j3 ok=k+1;
/ n/ e4 u$ s8 F+ l/ F! h2 \/ H  rend4 G7 _/ U) [0 G. b" a3 X
end
( V6 I7 G+ {( f" [- U, a# ~end
, s) y9 X, T* \& `: b0 G* ~for i=1:1000% t% L  g4 O( l" O9 J) g
for j=1:3
8 K  I* `& C2 H" w& Uddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字
) z7 O* {+ t& r: Wend) }, @$ c0 `( b, U
end+ C% ]$ l" P8 r! r* C" {. {3 q- A. y
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数/ U1 R* l( i' O' N0 `
for i=1:1000
2 I* S. T- [2 ufor j=1:100
  _: `# m" }+ Y# }if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)# ?, Z0 N+ o. z& H4 U* y
k=k+1;
$ C! v. x9 y+ I- ^% _2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文" `% q0 P9 f1 f8 r$ Y3 m$ a! N
126 U( s. _, N' O* S9 W* p; L
end8 o1 p, u+ K: F0 w/ X- _$ |/ g
end9 V# N! [. o/ w( l# u5 ~$ w
end* E# z* S' C, `1 O% L% `$ R
k
/ F7 t+ D4 q# E5 F2、问题三程序
8 h7 Y. Z9 {* n/ F- ], |: z运行软件:Matlab 6.5
* w5 \" n' r& ~1 T- \4 K运行环境:windows2000( e. J+ V! W, m0 e5 l
c0=[ ]; %输入在线订单表
0 D/ `2 ?! }* h* v" |) ]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,
! T5 T8 f! G  u. h+ c. k" colddvd=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,; N: n! X& S! F; q
c1(j,7)表示借次数$ R. a9 T% S7 }2 _$ W
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) C5 q" s5 a& m8 d0 }1 r
( m# w( L) _! ?8 m1 v: r
a=10;b=20;
7 s$ Z0 P; s- n+ oyt=olddvd;. _  |: _6 T: |
for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟
7 h8 |. W$ |" i2 w) w5 }' mfor(j=1:n)/ _8 l7 L! j3 s9 n" |6 u" D/ }
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟
7 U5 f7 J- m/ }& W  W$ v2 {3 e# zif(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end9 C5 |* B6 K7 d% a6 ^
if(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end
( P& r1 r: j0 T1 @% P* b! T3 m% Wif(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end9 [  ~! W: ^  [" p5 Q$ t( Z
c1(j,4)=0;
' r. H1 _2 s  \2 wend0 D, V) M. G+ X
if(c1(j,4))continue;end %以下可以租
& Q" N$ d" {' m' W/ N* l# Zif(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻5 y. ?. D; c. _! E% t
if(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租2 P) t* a$ ~6 D- c7 g7 J+ ^1 U) |
if(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到1 ~. O7 W% {1 @; o# U
c2=c0(j,;%以下开始租
- b. C" i  e- |* jts=0;
2 a- U( X# P4 O, ^%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%* V- E; C: V3 J  n. J, c, z% U" ]
生成三个随机数. s: r) ^8 @! ^$ `% m" B% V* [
ct=0;: c2 ~) O& B5 f0 ]( v% b- d
for s=1:1007 [. c% n  ^" q9 K
if(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end
5 H( M8 L+ d/ D! G9 Kend
- G8 a: j6 U! q- _9 z. w) R  ?tt=length(ts);
$ q7 }& q+ `. _+ h0 q# X, a/ A+ k%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数$ e8 J7 H% q& Y4 u
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
* Z; J6 `0 E1 S3 Q13
+ l, f  U# g2 i2 M& ]! _4 m%ts=1:tt;
1 ?% Z" L0 n) B" u% C6 Y) Tts=11-ts;
7 [" L! m. X5 l/ F%生成三个不同的随机数,按照概率
/ o7 u, }0 x. c; Otm=sum(ts(1:tt));
/ M+ R4 Y$ q1 d$ U& Xt1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数  z" \1 M: U! I6 s% i6 ^5 z
t0=0; ss=1;
) M) I: z' F+ ewhile t0<t1
' G* X* i6 @- q1 |' Et0=t0+ts(ss);. T& O& o- D8 G
ss=ss+1;! o( ^5 T% r1 ]1 A8 Y6 @+ J; m' D
end& q; H4 r" S- @6 g
ss=ss-1;0 R8 y. f7 i8 X1 q
sj(1)=ts(ss);
6 U+ w4 c) ~6 O+ _& N  z) B8 V%生成第二个随机数
( b5 ]$ p5 E7 X; T* N; vfor r=ss+1:tt%删除
( V- M: w9 T& Z/ |1 K% Xts(r-1)=ts(r);; _. }% N# W: g2 j5 P
end
$ B7 s1 V, @" [# [' S/ M; stt=tt-1;
1 Q: ?& P9 k' l1 rtm=sum(ts(1:tt));9 N( j" Y! t2 X! r- p9 w+ X( T1 X; c
t1=unidrnd(tm);1 p. h9 Q& ?, o5 j
t0=0; ss=1;& z/ o: ?/ V( O. {5 Q
while t0<t1. B! A. r2 W9 p! ~) ]4 v+ ]2 G
t0=t0+ts(ss);
6 Z& u; X! q/ v: A& \2 Bss=ss+1;. d4 M" f1 M% I2 |+ I/ r
end
' K5 Y" i$ W5 Sss=ss-1;1 S! G3 h2 V9 c; T
sj(2)=ts(ss);
6 G6 `. m7 D* |. p( x0 S- h0 Gfor r=ss+1:tt%删除
: m  d  ~, L, g, a* xts(r-1)=ts(r);: q( {, z4 ^/ v; P% e: j" J
end( D! ]( ]' K) m; r- `9 @
tt=tt-1;
( g" ~0 S% u$ itm=sum(ts(1:tt));
8 ]. a( p0 w( T8 o  Bt1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数1 U. ~' }# H- f6 h! P' s: r
t0=0; ss=1;: R0 u' Z& v0 [8 y0 [) m
while t0<t1
5 K( P$ ?# S. dt0=t0+ts(ss);; J+ i( Y0 B; w  X3 Q9 \
ss=ss+1;" i& M, I' v: q9 o
end
. |% q1 v5 C* d2 i! u5 c- @3 l/ m. Sss=ss-1;
/ U) {" p& j& c4 r- V- |sj(3)=ts(ss);
. H2 C6 n: v+ \. X5 M' b%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% A9 Y; {' s0 X5 W. J& m/ }$ U
for s=1:3
' w: k- Y$ H0 r( Jj1(s)=find(c2==11-sj(s));
- z! M0 f: i, j6 i0 v3 Rc1(j,s)=j1(s);
0 C* V, U" F! p2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文: l& m- W3 G0 h/ \5 o) s, q6 l% V
144 t/ n/ M) Z5 _/ I
olddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;) Q0 b+ m1 x" _# f  \- A
c0(j,j1(s))=0;
  S4 m. t5 G1 uend
; j& P, M, |, D, S9 ^* rc1(j,4)=i;$ s# X: I  ]7 D0 e7 p
c1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));  F) U/ l* z1 F
c1(j,7)=c1(j,7)+1;' d$ \" Q  P) a* |
end
6 ~  M# O' o. C  h1 Y' [2 hmindvd(i,:)=olddvd;5 M. f2 N( q% g" g+ j
end
7 O: K1 }: x0 [8 Ymindvd1=1000-min(mindvd);! a1 p3 f1 X, g3 W4 W
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 Z0 I! v6 {3 j$ c: `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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