冲刺数学建模(4)

发布时间 2023-07-31 22:56:12作者: 寒心小呆

评价类赛题(1)

开始时间2023-07-31 12:05:10

结束时间2023-07-31 22:45:15

前言:评价类赛题第一部分,主观评价三种方法,层次分析法,灰色关联分析法,模糊分析法。

 一、层次分析法(AHP)

1.介绍

层次分析法,简称AHP,是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性定量分析的决策方法。该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初,在为美国国防部研究"根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配"课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法。

内容介绍
1.层次分析法是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统,将目标分解为多个目标或准则,进而分解为多指标(或准则、约束)的若干层次,通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序,以作为目标(多指标)、多方案优化决策的系统方法。
2.层次分析法是将决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的备投方案的顺序分解为不同的层次结构,然后用求解判断矩阵特征向量的办法,求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重,最后再加权和的方法递阶归并各备择方案对总目标的最终权重,此最终权重最大者即为最优方案。
3.层次分析法比较适合于具有分层交错评价指标的目标系统,而且目标值又难于定量描述的决策问题。
基本原理
层次分析法根据问题的性质和要达到的总目标,将问题分解为不同的组成因素,并按照因素间的相互关联影响以及隶属关系将因素按不同层次聚集组合,形成一个多层次的分析结构模型,从而最终使问题归结为最低层(供决策的方案、措施等)相对于最高层(总目标)的相对重要权值的确定或相对优劣次序的排定。
注意事项
在运用层次分析法时,如果所选的要素不合理,其含义混淆不清,或要素间的关系不正确,都会降低AHP法的结果质量,甚至导致AHP法决策失败。为保证递阶层次结构的合理性,需把握以下原则:
1:分解简化问题时把握主要因素,不漏不多;
2:注意相比较元素之间的强度关系,相差太悬殊的要素不能在同一层次比较。
层次分析法百度百科资料
1.系统性的分析方法
层次分析法把研究对象作为一个系统,按照分解、比较判断、综合的思维方式进行决策,成为继机理分析、统计分析之后发展起来的系统分析的重要工具。系统的思想在于不割断各个因素对结果的影响,而层次分析法中每一层的权重设置最后都会直接或间接影响到结果,而且在每个层次中的每个因素对结果的影响程度都是量化的,非常清晰明确。这种方法尤其可用于对无结构特性的系统评价以及多目标、多准则、多时期等的系统评价。
2. 简洁实用的决策方法
这种方法既不单纯追求高深数学,又不片面地注重行为、逻辑、推理,而是把定性方法与定量方法有机地结合起来,使复杂的系统分解,能将人们的思维过程数学化、系统化,便于人们接受,且能把多目标、多准则又难以全部量化处理的决策问题化为多层次单目标问题,通过两两比较确定同一层次元素相对上一层次元素的数量关系后,最后进行简单的数学运算。计算简便,并且所得结果简单明确,容易为决策者了解和掌握。
3. 所需定量数据信息较少
层次分析法主要是从评价者对评价问题的本质、要素的理解出发,比一般的定量方法更讲求定性的分析和判断。由于层次分析法是一种模拟人们决策过程的思维方式的一种方法,层次分析法把判断各要素的相对重要性的步骤留给了大脑,只保留人脑对要素的印象,化为简单的权重进行计算。这种思想能处理许多用传统的最优化技术无法着手的实际问题。
层次分析法优点
1. 不能为决策提供新方案
层次分析法的作用是从备选方案中选择较优者。在应用层次分析法的时候,可能就会有这样一个情况,就是学者自身的创造能力不够,造成了学者尽管在学者想出来的众多方案里选了一个最好的出来,但其效果仍然不够企业所做出来的效果好。而对于大部分决策者来说,如果一种分析工具能替学者分析出在学者已知的方案里的最优者,然后指出已知方案的不足,又或者甚至再提出改进方案的话,这种分析工具才是比较完美的。但显然,层次分析法还没能做到这点。
2. 定量数据较少,定性成分多,不易令人信服
在如今对科学的方法的评价中,一般都认为一门科学需要比较严格的数学论证和完善的定量方法。但现实世界的问题和人脑考虑问题的过程很多时候并不是能简单地用数字来说明一切的。层次分析法是一种带有模拟人脑的决策方式的方法,因此必然带有较多的定性色彩。
3. 指标过多时,数据统计量大,且权重难以确定
当学者希望能解决较普遍的问题时,指标的选取数量很可能也就随之增加。指标的增加就意味着学者要构造层次更深、数量更多、规模更庞大的判断矩阵。那么学者就需要对许多的指标进行两两比较的工作。由于一般情况下学者对层次分析法的两两比较是用1至9来说明其相对重要性,如果有越来越多的指标,学者对每两个指标之间的重要程度的判断可能就出现困难了,甚至会对层次单排序和总排序的一致性产生影响,使一致性检验不能通过。不能通过,就需要调整,在指标数量多的时候比较难调整过来。、
4. 特征值和特征向量的精确求法比较复杂
在求判断矩阵的特征值和特征向量时,所用的方法和学者多元统计所用的方法是一样的。在二阶、三阶的时候,学者还比较容易处理,但随着指标的增加,阶数也随之增加,在计算上也变得越来越困难。不过幸运的是这个缺点比较好解决,学者有三种比较常用的近似计算方法。第一种就是和法,第二种是幂法,还有一种常用方法是根法。
层次分析法缺点

决策是指在面临多种方案时需要依据一定的标准选择某一种方案。 

 该方法将定量分析与定性分析结合起来,用决策者的经验判断各衡量目标能否实现的标准之间的相对重要程度,并合理地给出每个决策方案的每个标准的权数,利用权数求出各方案的优劣次序,比较有效地应用于那些难以用定量方法解决的课题。

其特征是合理地将定性与定量的决策结合起来,按照思维、心理的规律把决策过程层次化、数量化。

2。基本原理

  层次分析法根据问题的性质和要达到的总目标,将问题分解为不同的组成因素,并按照因素间的相互关联影响以及隶属关系将因素按不同层次聚集组合,形成一个多层次的分析结构模型,从而最终使问题归结为最低层(供决策的方案、措施等)相对于最高层(总目标)的相对重要权值的确定或相对优劣次序的排定。

3.基本步骤与方法

(1)建立层次结构模型

(2)构造判断(成对比较)矩阵

确定各层次各因素之间的权重

(3)层次单排序及其一致性检验

 (4)层次总排序及其一致性检验

 (5)总结

 二、灰度关联分析法

1.介绍

灰色关联分析是灰色系统理论中十分活跃的一个分支,其基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断不同序列之间的联系是否紧密。其基本思路是通过线性插值的方法将系统因素的离散行为观测值转化为分段连续的折线,进而根据折线的几何特征构造测度关联程度的模型。折线几何形状越接近,相应序列之间的关联度就越大,反之就越小。

1982我国学者邓聚龙教授发表第一篇中文论文《灰色控制系统》标志着灰色系统这一学科诞生。

1985灰色系统研究会成立,灰色系统相关研究迅速发展。

简介
灰色系统理论提出了对各子系统进行灰色关联度分析的概念,意图透过一定的方法,去寻求系统中各子系统(或因素)之间的数值关系。因此,灰色关联度分析对于一个系统发展变化态势提供了量化的度量,非常适合动态历程分析。
灰度关联分析法百度百科资料
灰色系统理论是1982年由邓聚龙创立的一门边缘性学科(interdisciplinary)
     灰色系统用颜色深浅反映信息量的多少。说一个系统是黑色的,就是说这个系统是黑洞洞的,信息量太少;说一个系统是白色的,就是说这个系统是清楚的,信息量充足。
     这种处于黑白之间的系统,就是灰色系统,或说信息不完全的系统,成为灰色系统或简称会系统(grey system)。
灰色系统理论

 

 白色系统是指一个系统的内部特征是完全已知的,即系统的信息是完全充分的。

黑色系统是指一个系统的内部信息对外界来说是一无所知的,只能通过它对外界的联系来加以观测研究。

灰色系统内的一部分信息是已知的,另一部分信息是未知的,系统内各因素有不确定的关系。

2.灰色预测的四种类型

(1)灰色时间序列预测

即用观察到的反映预测对象特征的时间序列来构造灰色预测模型,预测未来某一时刻的特征量,或达到某一特征量的时间。

(2)畸变预测

即通过灰色模型预测异常值出现的时刻预测异常值什么时候出现在特定时区内。

(3)系统预测

通过对系统行为特征指标建立一组相互关联的灰色预测模型,预测系统中众多变量间的相互协调关系的变化。

(4)拓扑预测

将原始数据做曲线,在曲线上按定值寻找该值为框架构成时点数列,然后建立模型预测该定值所发生的时点。、

3.模型的建立

(1)灰色关联度

 (2)灰色生成数列

  灰色系统理论认为,尽管客观表象复杂,但总是有整体功能的,因此必然蕴含某种内在规律。关键在于如何选择适当的方式去挖掘和利用它。灰色系统是通过对原始数据的整理来寻求其变化规律的。这是一种就数据寻求数据的现实规律的途径,即为灰色序列的生成。一切灰色序列都能通过某种生成弱化其随机性,显现其规律性。数据生成的常用方法有累加生成、累减生成和加权累加生成。

(3)灰色模型GM

灰色系统理论是基于关联空间、光滑离散函数等概念定义灰导数与灰微分方程,进而用离散数据列建立微分方程形式的动态模型,即灰色模型是利用离散随机数经过生成变为随机性被显著削弱而且较有规律的生产数,建立起的微分方程形式的模型,这样便于对其变化过程进行研究和描述。G表示grey(灰色),M表示model(模型)。

 4.基本步骤与方法

 三、模糊分析法

1.介绍

模糊层次分析法(FAHP)及计算过程层次分析法(AHP)是20世纪70年代美国运筹学T.L. Saaty教授提出的一种定性定量相结合的系统分析方法

该方法对于量化评价指标,选择最优方案提供了依据,并得到了广泛的应用。然而, AHP存在如下方面的缺陷:检验判断矩阵是否一致非常困难,且检验判断矩阵是否具有一致性的标准CR < 0. 1缺乏科学依据;判断矩阵的一致性与人类思维的一致性有显著差异。在模糊层次分析中,作因素间的两两比较判断时,如果不用三角模糊数来定量化,而是采用一个因素比另一个因素的重要程度定量表示,则得到模糊判断矩阵。
产生原因
众多的风险评价方法中,层次分析法(AHP:the Analytic Hierarchy Process)以其定性和定量相结合地处理各种评价因素的特点,以及系统、灵活、简洁的优点,受到承包商的特别青睐。其特点是将人的主观判断过程数学化、思维化,以便使决策依据易于被人接受,因此,更能适合复杂的社会科学领域的情况。由于AHP在理论上具有完备性,在结构上具有严谨性,在解决问题上具有简洁性,尤其在解决非结构化决策问题上具有明显的优势,因此在各行各业得到了广泛应用。
层次分析法最大的问题是某一层次评价指标很多时(如四个以上),其思维一致性很难保证。在这种情况下,将模糊法与层次分析法的优势结合起来形成的模糊层次分析法(FAHP),将能很好地解决这一问题。模糊层次分析法的基本思想和步骤与AHP的步骤基本一致,但仍有以下两方面的不同点:
(1)建立的判断矩阵不同:在AHP中是通过元素的两两比较建立判断一致矩阵;而在FAHP中通过元素两两比较建立模糊一致判断矩阵
(2)求矩阵中各元素的相对重要性的权重的方法不同
而模糊层次分析法(FAHP)改进了传统层次分析法存在的问题,提高了决策可靠性。FAHP有一种是基于模糊数,另一种是基于模糊一致性矩阵。
问题步骤
模糊层次分析法的基本思想是根据多目标评价问题的性质和总目标,把问题本身按层次进行分解,构成一个由下而上的梯阶层次结构。因此在运用AHP决策时,大体上可以可分为以下四个步骤。
(1)分析问题,确定系统中各因素之间的因果关系,对决策问题的各种要素建立多级(多层次)递阶结构模型。
(2)对同一层次(等级)的要素以上一级的要素为准则进行两两比较,并根据评定尺度确定其相对重要程度,最后据此建立模糊判断矩阵。
(3)通过一定计算,确定各要素的相对重要度。
(4)通过综合重要度的计算,对所有的替代方案进行优先排序,从而为决策人选择最优方案提供科学的决策依据
模糊层次分析百度资料

模糊综合评价方法是模糊数学中应用的比较广泛的一种方法。在对某一事务进行评价时常会遇到这样一类问题,由于评价事务是由多方面的因素所决定的,因而要对每一因素进行评价;在每一因素作出一个单独评语的基础上,如何考虑所有因素而作出一个综合评语,这就是一个综合评价问题。 

2.基本原理

许多事情的边界并不十分明显,评价时很难将其归于某个类别,于是我们先对单个因素进行评价,然后对所有因素进行综合模糊评价,防止遗漏任何统计信息和信息的中途损失,这有助于解决用“是”或“否”这样的确定性评价带来的对客观真实的偏离问题。

3.模型的构造与应用

对于企业的财务危机状况,其影响因素具有极大的复杂性,精确化能力的降低造成对系统描述的模糊性,运用模糊手段来处理模糊性问题,将会使评价结果更真实、更合理。模糊综合评价模型的建立须经过以下步骤: 
  1、给出备择的对象集:这里即为各上市公司; 
  2、确定指标集:即把能预测财务危机的主要财务比率构成一个集合; 
  3、建立权重集:由于指标集中各指标的重要程度不同,所以要对一级指标和二级指标分别赋予相应的权数。第一层次的权重集  ,第二层次的权重集  。这里将采用因子分析法确定权数; 
  4、确定评语集: ,我们把评价集设为v={安全,一般,危险}; 
  5、找出评判矩阵: ,首先确定出U对v的隶属函数,然后计算出股票评价指标对各等级的隶属度 rij; 
  6、求得模糊综合评判集  ,即普通的矩阵乘法,根据评判集得终评价结果。 
  业绩评价的模糊模型包含这么几个部分:一是由评价指标体系构成的因素论城;二是由表明隶属度的模糊因子构成的模糊向量;三是用来对单个因素进行评价的评语论城;四是将模糊关系矩阵与模糊向量结合起来的合成算子(普通乘法和有界和不失为一种好的合成算子);四是与模糊评语等级相关的薪酬向量。其基本步骤是: 
  1、确定评价因素论城,即用什么样的指标来评价或评价者关注什么方面的内容; 
  2、确定评语论城,即就单个因素而言,评价者对被评价因素有什么样的判断或以什么方式表示评价结果; 
  3、确定模糊向量,即我们对每个因素的重视程度; 
  4、先对单个因素进行评价,就会得到一个因素与评语之间的模糊关系矩阵; 
  5、采用某个合成算子,对模糊关系矩阵与模糊向量进行合成,这里采用普通乘法和有界和得到综合模糊评价结果; 
  6、设与评语论对应的薪酬矩阵为C,得出代理人应得报酬。 
模糊综合评价模型的运用

总结:今日部分为评价类赛题关于主观评价的三种常用方法,综合评价是什么?,就是运用多个指标对多个参评单位进行评价的方法。原理弄明白,这三种方法大同小异,奥利给!