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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
/ S" a1 E7 a* Z) l& P1
& g  z/ g7 [9 X: a& O! |  D9 ~DVD 在线租赁的研究
! b+ t( C# }- F8 V7 i) |尹作龙,姚明,金伟( V* |3 v+ w! G3 @1 f
指导教师 汪晓银
8 [1 d. s, ^8 T) R- D. T7 k* y$ T; u[摘要]:
/ U/ K8 |( n7 q. d) @8 d/ E1 I* X4 c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
* b9 z& A: A7 C" Q: Q# j2 q4 \( L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, g! x) k- |) c6 U$ ^
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
5 Y2 I" d. o4 c" y9 _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
6 e0 Y! x8 Q  y7 w' }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 D; g1 Y, L, C- Q& m5 F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
; J' S& A' D- u' M+ A# d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
4 Q* w9 K1 X' q下。
, k- W& g) @# _- H% F. O$ `5 X- k' H2 l3 hDVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5* `4 w3 z4 \2 l* ^( X- Q' X
一个月内至少 50%
" M, y' Y( @' X/ A, F. x看到的最少张数: I- g3 t+ J5 _; r5 a6 w
4000 2000 1000 500 2004 u9 K0 Y& Z/ B! T! A
三个月内至少 95%
2 h  `8 I. U6 @* Z4 H8 M* y$ i# u看到的最少张数- S3 n* |0 T1 m( J/ J. Q
2534 1267 634 317 127
% m5 U9 R5 R( A6 {. C3 v7 S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* F9 O! E* T! k+ i& h4 \
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
9 d% E) q4 p$ \+ _; x. f! t2 J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
, t' Q- y- @. G3 ~) e# ?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1 ]9 R3 T3 n, l9 w; ]
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
# K$ n3 G' z9 o1 {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! B" Y9 A% [! E4 `
预定这些DVD 的会员,因此我们选择第二种分配方案。# j$ k/ [6 k: J& y& ^0 p) }0 F- 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,7 O% \3 k/ H/ q8 |# G1 s0 |' p6 m  x
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。
  [* x$ _9 @6 F* [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
8 {" n  ^# p; B( P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 I4 I& V: s, V2 P+ F- L/ q& ?1 U, W& z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: G7 F7 ]3 w7 ?5 f- {
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
+ [7 C7 A5 i/ ?, x5 H+ m6 T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
6 P1 r. ?4 T/ H) y6 V) @性规划模型,此模型在租赁方面有着较高的参考价值。2 W* [' o1 |" e2 [6 a
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0 H) F* @) |* v) Z5 y# f* I! p3 V
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
. a) j, i( M9 v8 B  w心算法速度快,但得到的解难以达到最优。6 ~" f; n% ]- [& |! ^4 L( 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8 Y- C2 W6 g  j6 U( I! N
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
; l+ z0 r4 b% V' d1 L; w2 s: u2. i! [# j1 `" D6 l
一、问题的重述
) N6 S; ^- K5 G% H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. l; b- j& U/ X, J  y& M
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
1 m8 U# g  b# Y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。' P' c" ]0 q7 R( A& B( W  n
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
& A! q. ?7 \% g/ j7 l8 j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
4 M: C5 ~8 ^# i/ I/ U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 N  v  ?5 D/ c/ ?
(1)网站正准备购买一些新的DVD,通过问卷调查1000 个会员,得到了愿意观
7 G- D1 z4 X0 U1 \, g6 `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$ M: W( z8 N7 a  b% Z
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/ Q1 K* p3 L! 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
& |0 y8 H* U3 v! x果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD 呢?# d$ f" e& v, `, W' \6 t
(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
' g7 T7 g+ Q- x0 o  d9 ], ^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/ M+ n6 z3 j8 s: ?$ }
出前30 位会员(即C0001~C0030)分别获得哪些DVD。
2 }8 j; a4 C7 B- K! z(3)考虑表2,并假设表2 中DVD 的现有数量全部为0。如果你是网站经营管理
$ Y+ F6 u" Z  ?/ C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6 L; `5 y; c" n( K7 ?- S$ v' U
月内95%的会员得到他想看的DVD,并且满意度最大?3 u1 y; d) {5 `0 s' d
(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* q6 y6 j' `; O4 i; Z* ~7 ^4 ?9 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。
" D, c% t% m# X, A  r2 e7 l0 X& r二、问题的假设
6 o4 N4 r6 n8 R: ?* T1、假设所有的DVD 都不能拷贝
* ^, D0 ]! s7 k7 x1 y2、假设调查资料具有一定代表性
1 l" I# e9 a2 B# y7 c3、假设所有会员自觉遵守会员规定
5 W  T0 o8 @* f' U4、假设在租赁和归还过程中DVD 的遗失或损坏忽略不计6 t4 e4 H( Q6 ?5 H; N4 G6 c& D
5、假设DVD 的种类与购DVD 费用无关
8 z* {" p1 p2 Q# C. _  X1 a三、符号的说明3 D7 F$ U- g, Z! }$ G
符号 符号说明
3 n) }# g. C3 o$ G2 xV 该网站拥有的总会员数
( S, b2 [- p- I8 wDij 第 i 个会员在线定单中第j 种DVD 的需求情况6 p1 s! t; P( @+ s- I6 E. Q/ _' X. N
DLij 第 i 个会员对第j 种DVD 的偏爱程度' V. L8 k" d! Q  p
yi 第 i 张DVD 的现有量
' s9 w& K, O. ^: Q" ~" [' ?Mi 愿意观看第 i 种DVD 的总人数- o1 q$ F( A; J( i5 w
Pi 愿意观看第i 种DVD 的人数占总人数的百分比! W9 I# w' }' f; f1 D5 w- |/ v/ ?
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文% ?+ C% A; E2 D" M5 H/ C
3* w. P7 I) ]  M/ u
R 为满足会员要求的百分比数; M: \- H9 j4 }1 t. s3 ~7 v
U 会员获得 DVD 后所得到的总偏爱度,其值越小满意度越高
5 m3 l6 C& b% y$ C* n四、问题的分析及模型的建立及求解4 f( \% A4 d1 Z, {
4.1 问题的背景资料
5 @  h! v0 m1 ]  `% y5 d7 r  FNetflix 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
/ [+ ?) }7 P' I: L+ L3 T3 b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
5 ?; S! `% j* ]: m/ l$ |  j6 X; D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 r9 t" l) ]! 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3 J3 [2 g, b% {2 v; x4 ?, H0 M
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
1 N6 }. l) H- T1 l* H) 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,. U1 N7 B# I/ p! T. G. U
既省时又省力。/ S" C- \- `/ A
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9 {! F* b  K0 N' X7 z' K; F; v# x
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 `! h0 W8 Q$ n/ q了676.5%[5]。
/ _. n6 T0 _) f; O" o4.2 问题一的求解* G' \, t6 E2 w/ }/ U
4.2.1 问题一模型的建立与求解
4 z' {- f/ Q/ o4 h5 z* |( B, 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; p" Y: k9 h7 N- \0 B
经营者的角度出发,出于对自身赢利的考虑,希望DVD 的周转越快越好。那么我们就8 O- x' n' B. c. ]6 e
从DVD 的周转情况来考虑对DVD 数的需求量。3 k- q% t- n( N$ c- C! Y+ B: y9 H
由题目我们把所有会员分成 A、B 两类:如表1' ~# }8 B# W5 p3 O/ V
表 1
( L  ~4 j& H, u: S$ C6 d1 K类型 每月租赁 DVD 次数所占会员总数的百分比 会员人数7 N+ v2 s! w0 o( n' @7 v" w) G: B
A 类两次 60% 600004 ^9 n% _; o8 f/ u! G4 K
B 类一次 40% 40000
+ e. L( `8 K' v' W, A. T) j. G考虑到 DVD 的周转,我们对两类会员作以下假设:3 H6 n/ P& U+ X# w3 Y  l
A 类会员归还一张DVD 的时间X1 范围为3—15 天;
9 d% `0 V) z, x, e! W' y* lB 类会员归还一张DVD 的时间X2 范围为3—30 天;
. D2 ^, Y4 ~$ A8 o* i: y2 B根据现实情况,我们假设X1, X2 都服从等概率分布,则:
# N* q9 l0 h; v, j+ C7 h8 q. K9
, q+ D0 a6 ~* U* k/ ~9 g2 ?2
( f) m! u8 x( Q9 h15 36 e5 M8 u6 n' n  V5 Z  n
1 =$ |4 I8 m# F  w7 `$ I+ s, M; J( }
+
1 L7 Z7 P8 F4 W$ sEX = 16.5- X6 O: ~8 S. f5 U4 J& D
2& b+ b+ U9 \( C5 \' }" \
30 3" A( `0 V3 M* m* f+ I
2 =
) C1 u1 m) d/ m6 u1 L+& p! t/ g7 t. \! t% j; w2 {9 c
EX =% ~, i8 P; y2 F* _. Y
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  R1 f, ?9 @5 S1 H
DVD 在会员手中保存的时间大约在12 天,! r7 T4 O: f2 ?
那么:
* b6 U: R! a- c& L8 S+ g在一个月内 DVD 的周转次数为:N=30÷12=2.5;4 u# n$ F) R, I* [' ^$ 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). f# @. V- @3 @: S* P# j- ~+ 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
$ k9 I: x- m! M! P% |7 ]DVD 的经验概率分布统计结果如下(见表2):! |, H2 |7 ]' C& B. T6 d
表 2
! x& D9 k* j$ X0 x* l' A$ H2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
. M) x" B8 g' u. A. g4- Y4 T0 a9 t- _# ]: v0 V6 p
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
% O9 Z; q/ Z; g& [经验概率 Pi 20% 10% 5% 2.5% 1%
( |8 H" V1 ^. bR 为满足会员要求的百分比:一个月为50%;三个月为95%。
# m6 P1 M7 V, J7 l" J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& x4 r3 {) u: `# ?6 R6 L
员数)。" d0 P: U. C* n7 K. S
那么所需要 DVD 的最小数量为:S=M÷N。(向上取整)
1 J' b! T" a; p( B我们得到 S 的函数表达式:S=V×Pi×R÷N ;1 X3 a5 j) b8 Q( f8 b
求解得到每种 DVD 的准备张数(见表3):9 s7 r' V3 h6 p5 r
表 31 ?. L) s9 c" j5 T4 Q
DVD 名称DVD1 DVD2 DVD3 DVD4 DVD5
/ D% M. t. ~6 A+ a2 E% u; J一个月内至少 50%
) j# B1 e  ]" k8 G  R: b# ?' n+ ?. y看到的最少张数
& Y$ u4 P0 k: ~0 k, {: _9 x; f4000 2000 1000 500 200
& j* N* K9 s9 L! w三个月内至少 95%" N) Y3 O9 o% @7 d+ |
看到的最少张数2534 1267 634 317 127) p7 G+ h5 ^2 x6 A% 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6 F! f6 T4 Z! J8 |/ j7 q8 q
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3 B" i  d7 H3 k4 r
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
8 M" l+ z, N, M' A  m' ?7 `7 |最少张数为2000 张(小于4000 张)。& x: i. \8 ?8 G/ L# O* x
4.3 问题二模型的建立与求解0 |3 M6 q) t) k
4.3.1 问题二的分析  D& R/ r+ o( Z! [) \9 m2 i0 q
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 V$ k; V; F$ T/ D! S9 U6 n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 ~3 U5 H) s5 x# ]: ~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8 N: q2 W$ `8 S. n' S  G7 v* h) m6 _
员对DVD 的偏爱度为:2 M+ G2 ?6 G/ I! l/ ?
ïî
0 s7 b- I' {7 E; t9 zïí ì4 V& [; {# n# l
¹
* c4 z3 O  {. n5 `0 F& _=
! u% Y8 }7 A+ r=
8 U5 T) G$ j- t# a, 0
9 j  s5 @8 C: J) m4 O7 _11, 00 R- @8 l2 D0 U# |. {
ij ij" Q- o' h4 z# z  z9 z
ij
* _8 O  K) t! Dij D D
- }- ^# q7 t; KD, R3 h3 t+ J2 S8 ~
DL
- p$ z; Y2 m; N9 c$ q; G( s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+ Z& x$ ^  G6 p4 Y
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
; J6 c: C# R2 n9 r2 J1 k第j 种DVD,其值为0 时表示没有租到相应的DVD。
0 Z5 x' i2 h/ D: a3 E3 v6 ^! M4.3.2 问题二模型的建立
) O6 n, @+ b1 ~. K1 L. H* E5 L" G会员租赁 DVD 满意度的目标函数为: åå. D9 N$ p5 G7 F6 E
= =2 m3 F+ n# E6 @& ?8 J" B* R8 }
´' e9 A% S! p; D  j( p7 n( K. m
1000" E5 e+ i6 G! L4 K( Q" D  H
1
. w* w# G, m, \) ?0 T( M3 \+ S, |3 W/ J1003 g! T3 D6 \, n+ H$ o
15 B3 t5 W: A  q) Q0 R6 _
min+ w$ v. B9 B/ Q' x0 Z( V) z3 c; G1 n
i j
; t  H: f* I- o- tij ij DL C/ o, g7 X5 W! s+ D/ M5 U1 z
0- 1 规划模型的约束条件为:/ ^4 G" F: v( {) q( R' X) f5 v; P
1、每个顾客一次能并且只能租到3 张DVD;6 {& z, ]% z) u4 K4 e6 i9 O& v
2、租赁给会员的每种DVD 总张数不能超过现有DVD 数量。1 }& U. ]: r* \; w! v+ u  t2 j
由上述分析得到如下的 0-1 规划模型:7 d8 m) u( ~+ t- W1 l
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
1 `+ ?$ S& P" g9 ]% J5
8 Q4 G/ i% g3 B, {! G, A* V% R  Kï ï ï ï3 d$ a, J4 g+ {  i, w
î, ^1 {6 ^+ \) m& \# q/ M3 X
ï ï ï ï2 C" s9 @8 P$ X$ E( L8 n
í
; ]3 f. B1 f" N0 O0 B9 Fì" ~6 _, p: S% S& D( G
= =% P4 n3 b/ ~4 X
£! o9 j7 z" y' ~, N( u4 |8 ]
=1 c. R3 o0 u  b# C; ]( Z
=
& P5 ?7 z7 l$ ~* p´5 _9 B6 N: R% w( n
å
9 e3 c/ T5 E4 t6 G7 zå
8 S# A  l9 M( Z' m! Q2 G* aåå
6 K8 ?! F2 V8 M) i+ v=
- G+ L0 ?3 h3 S  {, P+ r# [; k=
3 y  F8 \' b6 U= =
& d6 I# I* ^# C( 1 1000, 1 100)
6 p* |0 b4 g" _! T2 E4 ^30 N9 B/ O/ m3 R: {4 J
0,11 `, ~( ]) s  V" E: ?8 h4 U' f
. .
/ J- S, [+ O# o1 A  g. vmin( e. O$ t( p6 W  j# o% X  ]9 a3 z& p
10003 {" N  G. g1 d% X+ |  {
1
$ r5 _9 k! I2 ?2 N+ [( v; h: x3 a% O1009 N' h. M- x( S
1
1 ]3 T9 }5 u% c4 a1000( D! R! a! U, P3 }* T2 [6 ]5 C* R
1
9 }. Z0 s9 H; I% i+ }$ a! P100
- i3 i- C; `% \5 O- t$ z1
/ Y; v; ]3 G7 J3 L' L  D4 T8 ci L j L7 a+ L* T6 N; r  y- L' w
C y
4 S) _' s0 l% `9 d" B+ j6 FC' k8 u( ^. W& U( L) M1 e6 A
C
0 T* z' r' u& N8 V# c) gs t
/ Q5 k0 \0 j- D. I& q- C0 EDL C
1 _8 }) V8 ]4 \' w* Y3 l% K% ^$ hi
* }, z1 f0 \5 K( i% mij j
  r3 ]/ q) u) ~' P4 l; g+ @7 xj9 A1 T& J- y* l5 y
ij2 v2 Q3 b! K9 h8 N
ij
# C5 h2 P: a6 f- Ci j
9 D  f% A. Y* T* L, y( Xij ij
! G- |6 J$ l: p2 K) U! k( r5 W4.3.3 问题二的求解
+ i. }) J7 d  d7 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
7 H+ t' N3 l6 K& h' k: {Ci,j 求得总偏爱度为åå
1 I$ H8 a5 I* v' M0 O+ m2 h= =
6 U/ Z* f+ P2 `: ^/ ]= ´) W8 y7 t- Y4 H3 U( q2 H+ j4 \
1000
$ I! A1 S4 x$ g1
0 j0 ^$ E) R$ _5 P  |100; ^- I- m# t- Q; L: F# H% R( k
i j 1
/ _0 l1 ]- u0 T# n5 i+ Gij ij U D C 为7924。由Ci,j得到分配了30 张DVD给没有要求, V( I1 n; H" f" `& `
预订这些DVD 的会员。前30 个会员租到DVD 的情况如下表4:
( ]0 |: w$ P% A$ w表 4
% f5 _% A1 y9 `. E3 k3 T会员号 C0001 C0002 C0003 C0004 C0005 C0006 C0007 C0008 C0009 C00108 h% ?( r. Y3 h0 G
1 8(1) 6(1) 32(4) 7(1) 11(3) 19(1) 26(3) 31(4) 53(1) 41(6)- U- U2 {7 N6 l7 C* N& X6 l+ _" m
2 41(7) 44(2) 50(2) 18(2) 66(1) 53(2) 66(6) 35(5) 78(3) 55(2)& V# Z6 u0 v3 s1 I; H; `  j  s% e. ~
分配; W! Y, x: Y: ^+ p
DVD 的4 ]- ]3 `. R8 h3 u9 N5 y% |
种类号3 98(3) 62(4) 80(1) 41(3) 68(2) 66(4) 81(1) 71(1) 100(2) 85(3)
5 J* q# t5 G3 a% O, F$ x9 s! ~$ R会员号 C0011 C0012 C0013 C0014 C0015 C0016 C0017 C0018 C0019 C0020& d7 ^  e; m9 c( _
1 59(1) 2(2) 21(3) 23(2) 13(1) 10(4) 47(2) 41(1) 66(4) 45(1)
) [9 F1 w: R& a0 }2 63(2) 31(1) 78(2) 52(1) 52(4) 84(1) 51(3) 60(2) 84(1) 61(3)+ g; f4 z. h) K# d
分配
4 k/ i  ~+ o* f5 m! d! \  LDVD 的/ T# b, R4 }0 }+ K2 V
种类号3 66(4) 41(7) 96(1) 89(6) 85(3) 97(2) 67(1) 78(3) 86(2) 89(2)
/ m2 b9 |. H4 W" K- H$ |$ f4 k8 x会员号 C0021 C0022 C0023 C0024 C0025 C0026 C0027 C0028 C0029 C0030
/ `% ?4 _4 h, {1 45(2) 38(3) 29(2) 37(4) 9(1) 22(1) 50(4) 8(1) 26(4) 37(2)0 N, x9 B4 K8 h1 E: n
2 50(5) 55(2) 81(3) 41(2) 69(2) 68(2) 58(1) 34(2) 30(2) 62(1)
; p1 o) }  E9 @! _7 Y" g分配2 h4 {: a# C2 T4 e6 Y7 G5 l
DVD 的
2 f$ A' }! r" E- H) R, j种类号3 53(1) 57(1) 95(1) 76(1) 94(3) 95(3) 78(7) 82(3) 55(1) 98(5)
/ d/ v/ p2 W5 [  W注:括号内的值为会员对该DVD 喜好程度。
( y  t- s+ u: J% n# Y, k$ R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 C9 g7 ?/ p0 W* o* C+ }) l1000,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U8 e2 a8 [  S: s: l: p. n# P
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。. H8 d9 n% I8 R6 W! U* m
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
( k3 _0 i" \  e0 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,, B/ g! `* `! W- c+ Y! Y! @
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
/ l/ u1 G1 m* n" n, Z9 |; K; y需求无论怎么发放,也会有106-91=15 张剩余,而总共应该只有7 张DVD 未出租,这
/ Z8 y5 C+ ^3 C  W* A# y9 ~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+ ~9 V5 Y) G* Y
了没有订这8 张DVD 的会员。
  ]' ~- R% ^: c2 @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6 J& `( b0 b& R8 }1 |
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)" f/ m) D5 F5 F7 x7 D" K
4.4 问题三模型的建立与求解
5 D; {; Y; G& o! a" o0,1 变量
* M5 S9 D3 f  |2 J; d9 h每位会员租 3 张DVD) ]( o3 |- A& B
DVD 现有数量的限制
, j. Y' |+ t) M" x' N) P, q4 [; ?2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文+ ?- ]1 ~, D6 p2 {) n* [9 }; n
6( E" U1 R* I' N" K$ p
4.4.1 问题三的分析及模型的建立7 s2 l! L! b* k
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5 G% f; n  x" w& n8 ?: i+ K
会员的满意程度达到最大。0 `' ?% p6 v: e& u/ 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2 j0 a1 D$ w8 l
记pi 为 1,否则记pi 为 0。
' |4 r* R' C$ R! P; Yú úû' @) C# \0 b' n
ù
7 I2 ~! M( ]0 F7 u$ l8 ^ê êë3 S4 G& f4 ^* [3 ]# r: x9 |3 T
é+ E  K1 w- v3 e* @% r
÷ ÷ø0 b6 t- ~. @6 z' F* V/ ~
ö3 S2 C4 p8 ]5 H' r" F4 D. I
ç çè5 a- J# ^( w/ z% I. P! n. b
æ
  C* e* `4 C! ?1 y= å. N& e& c' z" F8 r; E9 s, @) \
=3 X4 _& Y5 m0 }0 J$ D( a) N
3, N; e+ l' `& M. N$ W
100
$ ~* E7 R" ]$ X7 `* ?j 1$ f0 T% M1 R* F3 E( @$ {, ?
i ij p C (注: []为向下取整)
5 q% {8 ?7 [0 B. C, V) [# \要使一个月内 95%的会员看到他预订的DVD,则得到0.95 10008 W4 ]3 [  j% @7 S4 x, V( H
1000
/ h" V1 |$ k8 m, h/ Z  u3 F0 o1
! r8 |4 v( Z9 e$ \+ s6 @´ = å
5 T- J$ ^/ [. I7 B= i5 w, [. ?& T; A! d7 ^  H! {
pi
, s  O/ }8 z& A% `6 K根据问题二以及这里分可以建立以下模型:* S6 f8 G7 l( t$ P8 R0 G
ï ï ï ï ï ï
# O! ^/ ~3 r! i8 ^- zî. ^& l9 V- v) H8 C, r, p6 y5 t
ïï ï ï ï ï
6 g' G. L3 _' f# L7 n2 u: k0 L9 @í; f+ Q- g- M' M6 L. f8 V/ r. n
ì" z* _$ J7 T3 w+ c) W
= =) X4 h& v- ~% r' `
=: p. f8 I4 ]" t' [% _2 h! L2 P
ú úû9 n- [$ u. u# m& W" r  y/ y
ù
# U4 f- q5 F# [4 }, C" \ê êë
) K+ C8 C/ d* `( W( e! _é
$ Z. A  c4 `' i1 x0 @$ C" S8 \3 P÷ ÷
* H) ^$ a) @. F3 pø
! G5 A  d( l2 xö* B6 c" f% J+ P+ x1 w) q, a- a
ç ç
( F8 `  v' e* H/ S2 u# O  `è
5 N2 D. R2 X6 E& F6 [æ; r; l: M2 w* O2 V% f5 \
£5 H3 T( G) u; d: Y3 ^- h1 C
=  n9 Q; F5 ?, U' J1 ]0 H6 U" z
=
* @" [% P& l" t. d4 {´. T# S3 D7 l4 Q% `: g2 S: _
å å
7 A) z7 i& z0 z" B. Y  P; T$ iå
/ K0 O) E! s. C, Y- ^/ d+ }å
) W0 k: [0 Q0 h2 |åå
1 W/ A7 }/ k- f- h+ h) r4 d= =
2 Y% L4 c. Q6 U2 @% B- v=) y" Q9 X  p. [9 _4 X
=
- |' I( u  C& e: H9 W4 k= =8 [( X3 `! \! Y
( 1 1000 , 1 100 )
( \; l0 R+ w! E" b- [0 S% Q3 0.95 *10009 H1 }2 D5 j( m9 h7 O1 C8 x; l
3
) ]0 W5 k4 o; [6 q0,1
, w  P# E8 q+ K# Z) L! b4 I; ^.
$ j! ^* a2 }" q! b; pmin
( ]; }2 \& r8 y7 F: w( I1000
. V1 h( K6 X, z  L) V* [8 c" f1
% B: Z7 W4 p3 ?% _100  w7 U( g) [$ Q$ X% w- t
19 _# [" |. y+ D
1000  l; l" e2 U2 J
1
, Y8 k- z% c( H& c: A* l100
1 q- ?" [& @# n3 h2 {: [/ V1  K$ J  n& X$ p4 E) y* P3 ?( N
1000+ ^1 I0 j) j6 i5 R; Q! p
1
3 U9 Q8 m3 j, {% _3 r6 f1 w; p2 l+ e1 g100
, m1 Z! e8 g* P; a( F( V4 h! V# h' n1
* m- \1 B0 R0 v# f- j" ?0 H9 \i L j L
  K5 J; |' O$ P4 x+ u& bC( \4 Z, G/ s# ^! K1 k
C y
) f* Q  r( t% ?' NC( Z0 l7 K. e+ O4 l- S& y
C& K8 z3 Y6 v& q
s t: Y0 b, _. W: w
D C3 `# i9 b' G1 @+ T$ u) C
i j
; L: O7 H7 t; X( y$ Q% a4 a! L* }ij
" k: q2 [! J; H" s* c% B( ^i
( `  K3 K. k1 _ij j( k: q$ C$ ]$ q
j8 W6 N: B6 t7 M" S9 c( d% Y4 ?- l
ij3 y' _" C% P6 g1 x3 ^6 x6 i
ij
& ]6 B: m1 L. @. W7 u6 s4 s& |3 Yi j
) h, y" N/ [( I; f% O3 ]ij ij
  n- R5 i5 \+ h+ Y* n4.4.2 问题三的求解+ v! Q3 s+ ^6 Z3 m: `% C2 z
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
. T/ |- v# s$ |* e" f  ?5 ^如下假设:. }6 l: j+ _% h$ a9 S/ t
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
* `8 s7 @4 l4 Q7 _: p( C还DVD 天数在3~30 天内并服从等概率分布。
$ T8 n7 `% S) \9 u7 ~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
. v- o* }( P/ |  y! Z(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/ i* M7 Y: d8 S
&aring;=; g) f0 _$ }3 g  v
-4 U. ~' P8 J; |2 y. ~; e; J
-
$ M) k, K. m! i6 ?=1 n5 t' J* O1 D8 ^3 J
n
# X- q& r& Z& K! F  G  pi i; |; J& g+ _. \& n9 ~- e
k- _) `5 s  ?2 g% O& B2 t! h4 a
p k
4 |' M! q( P, m1 11, W5 a* ?0 x& ~! o
11
$ O# N9 r2 x) y2 u8 i* x& M: Q- G) \( ) ,$ r: l2 I; W5 c2 D! }* N5 m
c,假设已经租到DVD 的会员只有归还DVD 后才能再租,
. X+ N1 g5 K$ [  L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
) p4 a6 l4 G: s  C0 H; m求的最大量。仿真流程图见图1,程序见附录。
' R+ Y" I$ ~5 q( g  \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,! k: {6 n. e' m) }. L$ \; X
其中一次结果得到各种DVD 购买量依次为(见表5):
% ]* Y  y# W! J" }; f' ]; ?+ L表 5
9 W, I1 n- j( n4 tD001—D010 28 33 29 26 24 30 31 35 28 27
2 r6 P0 w: y" C$ ^. l! m: z; wD011—D020 25 24 35 39 23 34 37 29 27 35
2 X* T  u: S* w& ~% vD021—D030 33 31 42 28 32 32 27 23 35 35
% f0 {, @) B; AD031—D040 35 29 22 28 38 32 30 33 30 29  ]/ o" E: J# D. F# y
0,1 变量: V3 v1 ~: t8 }2 z4 p
每位会员租 3 张DVD
0 O+ r1 F( P; g+ C- ADVD 数量的限制
/ ~9 r9 B' j. ^" q" K6 e7 p. r2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
- \9 g0 m$ x3 [; z  U& R/ X7
+ C+ f6 I$ ~/ f& A  ]  K, jD041—D050 34 39 23 25 38 32 35 35 27 30) D! T; x# U& v# A& {: h
D051—D060 31 31 38 21 30 32 35 31 36 38  B  c. x: j0 i% V0 \6 i; e( Z) ~
D061—D070 25 33 23 33 34 43 34 40 42 36$ S  D3 t4 Z7 c5 V
D071—D080 35 36 30 30 33 29 21 31 23 33* I. _. _  b4 g9 N% K2 E( G7 K" l6 t* C
D081—D090 34 20 21 26 33 20 31 20 38 32# R' e0 h# e( T$ ^& c
D091—D100 43 25 30 31 29 26 29 30 26 34
$ E. r+ Y: A8 c* b总和 3086
) r2 |% d1 g5 \  n+ ~. B( IY
) A1 O: A$ b6 ~6 WN
0 I5 E! q# D. D5 c; {  cY1 ~0 w" a# y/ w7 K
N' I, N: A9 V4 r; u) }. z0 }
N  i. z. H% B2 S  E. l- H
Y: o3 R8 N2 p7 Z: R6 G* b+ v: F  m7 v
Y4 p5 t3 a- I. i4 W$ s
Y
  w0 Z5 |  H* u6 I  T/ J2 \1 qi<30?6 N- e: z! \9 ~8 w+ x
i=i+1 第i 天- v: j' T. R5 R  A* K  n% L7 S
j=j+1,
% ~( j+ q6 U( z& A. ^第 j 个会员
4 Z  d. }- R+ y# Oj<n?6 b- Z4 o7 y; H, E1 Y2 T
会 员 j 是否还
) B0 h; o  u' t$ M租到DVDd1,d2,d3,% I- R! Z6 ]; K! C5 R, d7 e
D(d1,d2,d3)减1
) K: U" I& q7 N& u+ D计算 30 天中Di4 C& d& N+ r/ o$ N
的减少最大4 N' ?( b1 _0 `' D# H2 C
结束
1 z+ y- j4 L+ _N7 \/ C1 q0 b+ W- t& H
将 1000 个人分类i=0,
9 D0 @0 o1 I  U4 e# G- pD(1..100)=1000,) U& L: p9 l1 |9 {- ^0 b7 U
j=0,n=10003 R3 O7 \7 A# L' E
还回 DVDd1,d2,d3,! P( f, r: m2 ]
D(d1,d2,d3)加13 i0 l4 L% `; U+ \* I' Y
会 员 j 是否租
0 Y+ e) v9 Y% A0 p2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文4 Z' U9 R, j$ {5 M8 c& t5 I" [0 d
8- Y0 j! Q& v& K8 Y
图 12 |2 ?# }+ Z5 S0 ^/ H
4.5 问题四的分析1 ~' e5 {# ?$ w1 T
我们分析了 DVD 租赁的实际情况,发现以下问题:
) T9 j3 q% A" w: d% Z4 \6 K3 G4.5.1 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% \: f, {) F; i( i
情况?+ Q2 l6 {7 o% k2 J
假设前 5 个月的DVD 总数的需求情况为x1,x2,x3,x4,x5* N* A6 K6 D6 H+ ~0 G/ k
对与上述问题,我们建立灰色GM(1,1)模型求解[3]。+ l9 B1 i: P% j/ D- R/ N
以第一个月为起始点,即在该点t=1,于是有原始数据序列:
9 h- S& W9 I: X1 `0 V9 |+ O# C( h9 v4 NX(0)={ X(0)(t) t=1,2, &#8943;5}- \: ^8 W- |& ?8 R
={ X(0)(1), X(0)(2), &#8943; X(0)(5)}$ j$ I+ G0 o3 }9 e0 T( Y1 H
={x1,x2,x3,x4,x5}
+ ?7 j, @5 H' S7 l3 t$ w0 P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
9 l! {. \1 P3 ^' F! c% a! K(即1—AG0):
$ L# [/ L1 D, ~$ _! X, {&aring;=
- M. @3 M$ x3 N0 D; r=: `. g1 ]1 e2 E8 Y! I
t- B( s- c$ ]7 F# f9 ^! @, p$ }
m
2 x. V! n9 ^. M# [4 s+ TX t X m
1 l- s' M$ z) v! O, O+ k* o1- r! y9 c8 o9 r& S6 _7 ]
(1) ( ) (0 ) ( )* y, t  Z! L/ _7 J, d3 _
。得到生成数列X(1),如下:$ n8 Q& R$ v8 @( E
X(0) ={ X(1)(t) t=1,2, &#8943;5}' Y; n( v5 f2 b4 ~" V* n. ~
={ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(0)(5)}$ m% m* ~0 S+ R! T$ U
={ x1, x1+ x2,x1+ x2+ x3,x1+ x2+ x3+ x4,x1+ x2+ x3+ x4+x5}/ B- _$ \$ e! ~  c
构造数据矩阵 B 及数据向量YN! P7 v, p2 B$ h2 V" h: X
ú ú ú ú ú% n9 N: c& d! t2 f
&ucirc;
: Q7 X# E$ w) @) Gù$ ~, F4 }) L9 q2 d! Q
ê ê ê ê ê
, M7 f' v9 F9 e3 E&euml;% ?8 A: B- e0 ~3 W* A$ m  P6 {7 R
é
( L7 w8 l4 Y4 s! l  ~- - +) L& B& e) C# ~) {" F' c
- +0 @  M$ I! C" D/ k! n
- +
; I1 @" P1 r1 Z2 X9 b/ ?3 _0 }=# D  m: @, i% k: Z; m5 _
1/ 2( ( 1) ( )) 1
# X' Q8 S1 d2 f& a/ V1/ 2( (2) (3)) 1
  r8 ?6 D# B( ?9 s9 U, v1/ 2( (1) (2)) 1! U2 {& }& U5 V8 ]0 z; i( A# `4 F. U
(1) (1)+ n; P& C, x) a6 K3 O, M
(1) (1)
' }% Q& s3 p- P# x3 e/ P(1) (1)
3 d* @: j+ o" M6 D: I/ C% pX n X n
) y3 I" e) j4 L/ B5 qX X0 J1 |6 G, v& j6 p  C9 O
X X# g3 Z8 A( W- P% f
B
; x5 N/ d6 K3 B. S7 o# E2 B7 O& wM M
. @% S6 I* t, i4 ]* b! ~) |3 BYN=[ X(0)(2), X(0)(3), &#8943; X(0)( n)]T
' M' X  J* j' W8 Q# P求模型参数a :
6 w/ X1 r! F$ X, D  i- N, WN
% Y1 J$ I) N6 W; {8 g9 H0 S' C% @a) = (a,b)T = (BT B) -1BTY7 k9 n7 O' H3 k
建立模型:根据参数a 建立模型。模型的时间响应方程为:
* l- n0 M5 C6 Z+ ~9 o8 \a
/ a$ G- L* n; Q  qb
8 p# A; ?, J5 ^4 Z# ~e) Z% E4 W- G6 E  U7 L0 i3 n
a( ^/ U4 z% m' z+ H/ f
b+ ?# f2 D" d( `# B( A0 i+ `' A
X (1) (t +1) = (X (0) (1) - ) -at + )
/ V& @8 h) h7 J4 @模型的改进:6 [4 D& K  ~" y/ c9 x
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
2 k; ]3 e5 P8 \" B( F写成:
1 J# Z$ X$ Q  ?% QX (1) (t +1) = Ae at + B
5 D, T9 C4 \: D8 e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: m, y; K# m/ \7 J. E1 V
矩阵G 及数据向量X(1):$ e8 K1 @1 Y3 h$ A" B8 s/ v% _
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文6 |  p/ v' b- E7 s9 F
9
. p9 ~( u2 s  D" @5 dú ú ú ú ú
8 m1 \* }5 }1 j# {) V&ucirc;) z# x- Z* g6 [6 z5 N
ù% y1 e$ m- Y. S
ê ê ê ê ê# R- Y! e( ^+ u& {8 O
&euml;
+ Q  U: W* s% M) Ké
4 W5 K8 @4 J8 H$ o9 U, j0 }=
1 s, U! |& ?; D. b, }* D! n- -
& X% N. D+ [3 _; X4 b; K-2 q3 m: N4 |: P& _* A6 ]8 `
1* Y- {3 ~' |( ^
1
7 [" u( b9 |8 o& K; g& M$ ~- |1
$ q1 k$ Y3 y- w( 1)
- J; W' |' a: K! C9 C03 [& Z1 p* ?+ ]) ^
e n
# x6 P9 M* v, Ae
2 _: G" t" {( _0 J$ ye
. u& D6 D" ~# ^1 pG+ j" S+ L* e* S, k. ~& z- J' f
a8 N6 f5 o3 G/ \  L# M
a
' ^& T% R0 Z+ s! \M M6 r5 K3 \( y$ a; g& ]* s$ p
Y(1)=[ X(1)(1), X(1)(2), &#8943; X(1)( n)]T5 [/ `6 Z% t$ Y( V
求出参数 A 和B
) b" H: T! ?' c1 v9 W" c  R(G G) 1G X (1)
& w3 E; X5 S8 rB
; t0 ]7 s0 _4 f, NA = T - T ÷ ÷
8 q5 c# [5 G! P' c&oslash;# L% }: }& `. X* A6 ~" U
&ouml;+ w& L8 Z; E  `9 r
&ccedil; &ccedil;è( N# C, i; D8 W) R: K+ f5 ]0 i
&aelig;3 m2 v5 `$ X7 `9 _' m5 u* ~( w+ [
求出时间相应方程: X (1) (t +1) = Ae at + B
: y+ A  y! Q/ Y2 o1 c则需求总量的预测模型为: X (0) (t 1) X (1) (t 1) X (1) (t) ) ) ) + = + -
+ l, z+ N: d: h1 m) E& {# I1 ?4.5.2 网站月盈利与网站DVD 购买,会员会费的关系1 y  o+ g, r6 y8 }
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8 T# z- q) w; H7 d$ i
买DVD,如何确定会费使得网站盈利最大  X: {9 G# v! ^5 c" r5 C, Y3 U: l2 `
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:. \7 O* J% \4 ?: g0 V# H
W = f (e,m);
- Y2 }1 g7 o+ V/ U- I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
7 i) E* G$ ^( c+ k, g/ Y有关,设:
/ ~4 L) j$ k5 T2 I0 mm = g(s, n), l# H. q! N4 s5 D
假设拥有第 i 种DVD 的数量为ai,第i 中DVD 购买价格为bi
% \( L2 G- b$ Y, o* A+ U假设网站的每月的盈利 F 只于购买DVD 的费用与会员的会费有关; o' M/ |( {7 @: S
根据以上假设建立如下规划模型:
) z: k4 \0 J6 H5 S$ @& _&iuml; &iuml; &iuml;. N8 a. H/ o6 j0 T9 V. _
&icirc;
- X) L" f9 e2 \) A2 F&iuml; &iuml; &iuml;
1 `6 v9 a6 r. V4 D( Q' q9 \í
( X+ m0 G* A5 v! e8 I, s# P" `ì9 i* F$ l% y. N! _" z! A2 b
=
2 b; r4 F; D) `7 n' D=0 m$ N1 F' b: y
=9 q7 R, |& \& G; W; x8 A
= &acute; - &acute;/ e8 J) \; @. G5 G  c7 A; P6 h# J
&aring;$ W5 U3 ]& Q0 B; O5 M: e
&aring;
9 i; a3 c8 x' A5 E" |6 \=7 D* G- c* P7 W8 h3 \
=3 G" f1 l( N8 k  ~7 l7 G' X
n! @; @9 P* z( t  j/ a& D" V
i  I/ r( N) _5 @2 g
i: r: [  s" J. g: y
n: }5 R' G; U9 n# k1 O9 M7 p
i" T% ~1 H" G0 N+ ?4 m+ X
i i
/ U0 Q3 _* W0 t+ ^8 [s a2 v0 F2 t8 `, O
m g s n& @, p5 [. P7 H4 z3 ~
W f e m
% O, X* t4 t4 R; Is t) O# n% m2 z" L6 P
F W e a b
: T- J6 Q# J7 c" A- F2 a, K1# b% r) i( R0 m7 F4 M$ K
1
& P, e" ~" {/ V  z5 B$ {( , ); i  V8 C! F( h* i7 f9 z
( , ): q8 N2 N0 J( B5 D5 k) X
. .
5 _' u* l9 I" q! d8 vmax$ o* ~+ T# ~9 ~8 R
六、模型的评价及推广- i3 c( j7 [8 h* l& h
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 e" O7 K! b  b% S: {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; Y$ W! J1 Y# {0 ~( F" ~
了,十分容易理解。问题二中,我们证明了在题设条件下每位会员不可能都租到自己想看4 c2 x  g" A5 Z$ A# Z
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
! e1 ~6 I/ |% ]$ n' W) I$ K) h+ s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% i5 ?; X2 _
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
0 _# v3 s; L% H" _( m10
! F* V; x$ x( M% B5 ]$ O0 o0 @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/ W% z5 ~( Z! e% n
量以内规模的问题都可以求解。对于更大规模问题,模型的求解就会困难。因此我们想- B5 x* a8 @8 q* W" C: Q' c) u
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。
! O8 d& l) w# |1 D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。" J( V- X, f6 x: X9 c3 m" _$ x
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
7 @. ^5 h7 S0 F' M5 U& B* x/ [) M6 R; L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
% M. e2 F' W9 _, [4 `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* Q: X4 E% z0 }) a
结果难以求得最优解。
6 J7 U& e" l7 p- c8 X2 \- W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
5 s4 Y7 c- ?2 P5 Z4 v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
- q/ R% I$ I3 s# |) `3 l实际情况,但在精确性上还有待改进。) @3 M: |0 ]+ a# Z5 u' R8 d3 B5 ]- v
[参考文献]:/ t) `1 s: u9 o: n- G  {
[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 y: W+ i. M3 q& u9 }, ^! Z% ]- X
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[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,
/ O9 U% Q$ {2 ]# W3 W4 k第17卷第1期:72至74页,2003年3月
+ F4 d; R2 X* [0 o' N3 O3 z- P. Z[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
7 \) L, Q" b  i& _& `9 Y0 _6 ?& n[5] http://www.netflix.com,2005 年9 月17 日6 {# Q& M+ o8 m, N" K
[附录]:
0 C- Y& G& i  a5 a4 B1、问题二程序:2 r# \' r6 }  g* n
运行软件:Lingo 8.0
4 r" j4 t! q  R: F运行环境:windows2000
6 d# b& o4 B! J& G3 h) Y运行时间:24 秒
; B0 ]' t- b. v& jmodel:4 B/ ?6 a- `" \9 ~1 ]" r
sets:) h! Q6 T' G* |
cd/1..100/:dvd;$ X2 S3 p0 w3 P8 d6 ^5 O
ren/1..1000/:people;, w& W2 g8 D( ], [9 ~
link(ren,cd):c,b;7 i4 c( M2 k0 H8 q. F% t6 }
endsets
/ `# O  @& L! Z6 U# n[email=min=@sum(link:c*b]min=@sum(link:c*b[/email]);( I1 J2 D' i! C& p& ?
!dvd总数的约束;
& i- b0 j2 A, e, A. a: w@for(cd(J)sum(ren(I):b(I,J))<dvd(J));6 C: M* [  k1 W  x' y
!需求约束;
, ^0 |) y7 a. Z@for(ren(I)sum(cd(J):b(I,J))=3);
; |; ~& ^) N6 w, m@for(linkbin(b));
2 g  _; K# h. ]/ \# sdata:
  o* [5 c3 b. {c= ;!输入偏爱度;; d: k, T5 h( r3 _+ r# _
dvd= ;!输入现有的每张DVD张数;
  g1 X0 s% Q; Q% N+ s; l! x- Menddate
. `: t7 @" s$ c8 \" i- o# Vend6 \4 [2 B: d4 Y7 ?1 z) X& B
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
5 G7 S" {5 ~8 S$ K' T2 z. R11
/ G( P9 S4 c9 y3 ?运行软件:Matlab 6.54 j1 T3 C! i0 [4 |+ t4 k8 R8 w) N# ~
运行环境:windows2000
* u% M7 f0 `! _5 I$ O, Eding=[ ];%输入订单表" W- E/ _1 f! \5 d3 u) z' A- E
b=[ ];%输入由lingo 解得的最优解9 N+ F7 Z) L. \) ]" a* U' i+ u
k=1;
) d; V  ^' B% B- s7 S/ J: _" Pfor i=1:1000% x 为分配DVD 方案表' m1 F8 I1 [3 U+ W
for j=1:100
% x! \/ Z9 `5 Z$ v: \xx(i,j)=b(k);% h) t7 t* ?+ ]! m% S0 ~0 ?. W' `
k=k+1;8 X5 S$ M4 w0 P5 ^
end
3 Q3 z: T1 M* ]) ?end
2 ^: @) O$ O: j( F& V% o6 ufor i=1:1000 %满意度. Q  N/ P$ {6 k% j4 m
for j=1:100
; J+ M$ |" t7 B7 s7 q0 {/ z7 }if ding(i,j)>0 %ding 表示订单表
3 e; x' V3 X; I0 W( j# M7 bman(i,j)=11-ding(i,j);$ |9 \9 [  M/ f1 P% b
end$ U9 j. v8 p: E2 f6 \  l0 ^6 v
end
# v8 u% x, j9 [4 C% W5 ~, @& qend
) b* Z/ u: A- x8 Ftt=xx.*man;
, C7 r" m. I& vts1=sum(tt() %ts1 满意度的最大值
9 Z: U  B2 j2 m& F( r  Att=xx.*ding;7 V  d! Z8 G& F7 h$ E; z" o
tt2=sum(tt() %tt2 订数字和最小, b: M( ^# I* W$ s  @/ j
for i=1:1000
/ I8 J  q$ l8 b" ], d- lk=1;4 [+ ]! U% l& i, D; \( b
for j=1:1002 H& ?# W, _( ]9 E1 Y
if xx(i,j)==1; j5 e- W; r/ p4 L' v. Z
d(i,k)=j;%d 表示发放表% ]) c4 {" ^/ ~2 a- N
k=k+1;
- F! p: L( D; D  d0 @end$ E9 |9 V& Y% ]" o! P
end9 j/ x9 c0 e% @$ Q" E# G* ]
end
0 o$ {2 n6 P$ B+ }, u) \  J' v4 Wfor i=1:10003 t( h+ j/ m9 P' ]8 A! P# Q8 z
for j=1:3, l- e% G( l8 r
ddd(i,j)=ding(i,d(i,j));%ddd 与发放表对应的订单数字- h0 {$ s1 W5 C$ g
end
% c- K0 Z- N) Q- B: L# S& G. Mend  U! F. i0 a. E, d" J) A* \  m: V
k=0;%租给了会员不愿意租到碟的个数% Y8 R9 u* p& m. i* p- G
for i=1:1000! g; [7 g$ a& R$ D
for j=1:1002 R! r( t5 o) e( R+ I  o: w, H: `
if (xx(i,j)==1&ding(i,j)==0)
8 b: g+ {( r+ d4 Y  sk=k+1;
2 t3 t# t, ?% i  t# K2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
+ J5 n6 `& R2 U( w( S! q12
/ G2 M2 e" d+ \( ~9 t8 \* gend
3 Q* L7 a2 q( |5 k$ S( S7 kend+ _# a" q; B& E2 M3 a0 d
end4 W; ?7 A; h  S. }6 K
k0 B( D3 i9 A+ s7 j' X
2、问题三程序
5 R. |# n' @+ N运行软件:Matlab 6.5* M9 G. F, a6 n  z3 M& r' }  O
运行环境:windows2000/ }3 i# Z0 m8 k/ t  u: \
c0=[ ]; %输入在线订单表
. M. P+ V; q* z7 e' j6 tn=1000;c1=zeros(n,7); %%记录j 号会员的信息,c1(j,1)-c1(j,3)表示会员借的三张碟的号码,8 H6 R! r) a; R% U5 k0 @- {# a+ R
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,
* q- u% v0 R* `+ ^8 N: Y$ n: Mc1(j,7)表示借次数
4 R; ?( p/ X& p* m8 J# rc1(:,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3 l: K5 ^6 d# o$ B0 r+ a) k

- _8 Q3 t" ~* r" Xa=10;b=20;3 f) n* J6 ~  E
yt=olddvd;( N& |5 Z- C. v" C# i6 A6 |
for(i=1:30)%对每一天的情况进行模拟  I/ U4 O' Z) ?: S  j0 _- b
for(j=1:n), l( q7 R. K; h$ M9 f/ n
if(c1(j,4)&c1(j,5)==i)%还碟
& N. x" o0 s" I  \if(c1(j,1))olddvd(c1(j,1))=olddvd(c1(j,1))+1;end
9 D6 K+ T/ `: O% T+ e0 j& X& h9 M0 Sif(c1(j,2))olddvd(c1(j,2))=olddvd(c1(j,2))+1;end% q/ M/ C  O0 K  c& g7 p
if(c1(j,3))olddvd(c1(j,3))=olddvd(c1(j,3))+1;end4 h9 r5 ~& w  e: M$ x7 E
c1(j,4)=0;
; |2 {7 k' S1 N  r3 ]end$ L- `* ], w3 M
if(c1(j,4))continue;end %以下可以租
! J) F" q( R/ z, P! iif(c1(j,6)<=6&c1(j,7)>=2)continue;end % 60%的会员租了两次不能再阻
- x8 N4 J1 L# |9 G4 |) p7 Zif(c1(j,6)>6&c1(j,7)>=1)continue;end % 40%的会员租了一次不再租
% e8 n  D, J( o( kif(unidrnd(100)>95) continue;end %保证0.95 的概率能选到$ N) U, ?* b* N/ G7 E: v# ^3 D
c2=c0(j,;%以下开始租
+ u; k; r9 S% Nts=0;( R5 M* ~! ]0 q4 V, E: `& ~7 i8 }6 u
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
& B* y! m* i. H9 ?生成三个随机数
3 v4 @6 H0 c2 ?# ]5 cct=0;
, ?7 e3 p5 M: L: R9 K- f; x1 ifor s=1:100
' `7 c& f. k" w; xif(c2(s)) ct=ct+1;ts(ct)=c2(s);end; C* P$ I7 j$ ~% {. L
end
. I% e# _; j) q4 _0 E  P# X9 vtt=length(ts);
  H' V: t3 F- ?+ d2 R+ B3 R%tt=max(c2); %第m 行的人预选个数; k9 ^8 m; M' ]6 C
2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
1 x9 ]8 S( p/ `13
3 A0 t% Y* ~' v! `" q, L6 M. n%ts=1:tt;  c7 n4 K6 b& ^* U% Z
ts=11-ts;  O! D9 c: }; m: S2 ^% }
%生成三个不同的随机数,按照概率
9 J+ |# I# F6 M( [1 k& {9 Htm=sum(ts(1:tt));
" T6 V$ T5 o; R; T1 w: zt1=unidrnd(tm);%生成第一个随机数0 P2 t( k' R8 A/ q9 T( q
t0=0; ss=1;
) E6 c4 F# k" M0 ], Rwhile t0<t11 k8 @! v6 d. d) E4 `
t0=t0+ts(ss);9 N1 ?, ^5 u4 e
ss=ss+1;  Y( |5 e+ _5 F. Z* D
end9 ^* m9 o6 R% `1 s: \" Y
ss=ss-1;
) o, Z- F9 n  {6 W, ^sj(1)=ts(ss);  F" b- E0 M: X, m% j6 T; W
%生成第二个随机数- a0 N: a$ U0 c
for r=ss+1:tt%删除
: u4 ~; E6 b: Z" m* a9 N4 S. k3 d. hts(r-1)=ts(r);
, I1 z6 q, u- w0 v, y+ j) \end
5 J: O1 i' R& T) u6 rtt=tt-1;: Y% f; {3 d9 }9 V7 `! [! O
tm=sum(ts(1:tt));
% E8 C2 \' e8 o* ]. wt1=unidrnd(tm);
- q" M  ]. h' d  J8 k5 O; lt0=0; ss=1;* Q- a# h3 ^$ G) [0 X( f
while t0<t16 ]4 b2 h& t; n; {( Z. e
t0=t0+ts(ss);6 L1 L. w& J; [& U& B5 n) B
ss=ss+1;
: q0 Z  Z" b; T+ ~% j* rend
% ]  O4 F6 R. A/ s0 B1 t+ iss=ss-1;
0 S* }5 I2 V! @sj(2)=ts(ss);
" y$ g9 c0 n' V/ r, ]) W) Nfor r=ss+1:tt%删除
6 S3 i) T# g& V0 t0 Tts(r-1)=ts(r);9 P$ I& ?1 {% j; w
end
+ a. T: ?6 i$ V: v  A! {2 Ntt=tt-1;
( p% z: v; u2 ytm=sum(ts(1:tt));! v* w) d- T9 k* [
t1=unidrnd(tm);%生成第二个随机数
( Y% q! {" ]. _# D% yt0=0; ss=1;5 s: A0 |$ P8 d2 B3 i$ c  ?
while t0<t1
$ o7 S, _' D7 e' Zt0=t0+ts(ss);
8 F' k6 J0 t+ ^ss=ss+1;* g0 ~9 w5 \5 s7 ?) v
end/ x/ U7 ]6 ]. @1 i' c" ^5 K( j# j
ss=ss-1;
- h- f6 A$ ~: Gsj(3)=ts(ss);: J( u* S( N, k  T6 S, S3 R( }
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
3 }$ A4 w3 j3 G$ dfor s=1:31 W$ F! o2 p/ x
j1(s)=find(c2==11-sj(s));
% [' J4 K1 f0 B+ J7 ?/ _; Ac1(j,s)=j1(s);
# y& U1 J! {! ]; `( ]$ t# w$ U; b2005 年全国大学生数学建模国家二等奖获奖论文
8 Z" L' Y4 t2 }14
; y+ b- ~! Y& E" w5 j4 Wolddvd(c1(j,s))=olddvd(c1(j,s))-1;* O' @7 j. ]- X: ]. H
c0(j,j1(s))=0;( A7 X2 J3 O' }
end
; m5 Z  R  q8 ]5 ec1(j,4)=i;
9 A8 Z" T: p- j! f" R4 x" w4 xc1(j,5)=i+round(unifrnd(a,b));
6 I1 ^5 g1 Z2 U7 J: x9 P6 f1 v. Dc1(j,7)=c1(j,7)+1;
( C' U3 f4 Y& K6 C& m5 Q, O0 G0 tend
. G* x; W" O7 \& umindvd(i,:)=olddvd;
' A. s. W' P% w* z' n& c1 lend
- `. m; X7 ~3 m& _mindvd1=1000-min(mindvd);4 W) k+ \. C" ~1 t7 \- }
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
# I" _, i8 [8 F9 Y
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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