評價類模型——層次分析法,一致性檢驗


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    層次分析法(The Analytic Hierarchy Process即 AHP)是由美國運籌學家、 匹茲堡大學教授T . L. Saaty於20世紀70年代創立的一種系統分析與決策的綜合 評價方法,是在充分研究了人類思維過程的基礎上提出來的,它較合理地解決了定性問題定量化的處理過程。

    AHP的主要特點是通過建立遞階層次結構,把人類的判斷轉化到若干因素兩兩之間重要度的比較上,從而把難於量化的定性判斷轉化為可操作的重要度的比較上面。在許多情況下,決策者可以直接使用AHP進行決策,極大地提高了決策的有效性、可靠性和可行性,但其本質是一種思維方式,它把復雜問題分解成多個組成因素,又將這些因素按支配關系分別形成遞階層次結構,通過兩兩比較的方法確定決策方案相對重要度的總排序。整個過程體 現了人類決策思維的基本特征,即分解、判斷、綜合,克服了其他方法回避決策者主觀判斷的缺點。

層次分析法:建模比賽中最基礎的模型之一,其主要用於解決 評價類問題(例如:選擇哪種方案最好、哪位運

動員或者員工表現的更優秀)

評價類問題可用打分方法解決:

例題1:華中科技大學和武漢大學哪所學校好,考慮學習氛圍、就業前景、男女比例、校園景色等因素。每個因素所占比例以及待比較的內容所占比例分配假設如下,則兩所學校的評分計算方式為


使用打分法解決評價問題,只需要我們補充完成下面這張表格即可:

 

 
例題2:小明同學想出去旅游,他選擇蘇杭、北戴河和桂林三地之一作為目標景點。請確定評價指標、形成評價體系為其選擇最合適的方案。
第一步:

 

 
第二步:構建權重表格

 根據第一步的分析內容構建如下的權重表格,其中同色的之和為1,

 

 
 如何填寫上面的某種顏色的各項內容呢?例如藍色對應的指標權重?

問題:

一次性考慮這五個指標之間的關系,往往考慮不周。

解決方法:

兩個兩個指標進行比較,最終根據兩兩比較的結果來推算出權重。

已知重要度表如下:

1、假設構建的指標權重的重要度比較矩陣如下:
 

 


假設蘇杭、北戴河、桂林在景色、花費、居住、飲食、交通方面的判斷矩陣分別為:

 

 
2、計算判斷矩陣權重

總共三種方法計算權重:算數平均法、幾何平均法、特征值法

1)、用算數平均法解決指標景色上的判斷矩陣

 

 
第一步:將判斷矩陣按照列歸一化 (每一個元素除以其所在列的和)

第二步:將歸一化的各列相加(按行求和)

第三步:將相加后得到的向量中每個元素除以n即可得到權重向量

公式描述如下:

 

 
求解過程如下:

 

 
2)、用幾何平均法解決指標景色上的判斷矩陣

幾何平均法求權重也有三步:

第一步:將A的元素按照行相乘得到一個新的列向量

第二步:將新的向量的每個分量開n次方

第三步:對該列向量進行歸一化即可得到權重向量

 

 
3)、用特征值法解決指標景色上的判斷矩陣

 


三種方法計算出來的結果差別較小,在此選用特征值法得到的結果填入對應的判斷矩陣中

 

 
按照上述方法同理計算出其他色塊對應的權重,得到使用特征值法求得的權重矩陣如下,根據此矩陣, 計算出每個旅游景點的得分。

 

 
第三步:計算每個方案得分

 

 
類似的,我們可以得到北戴河得分為0.245, 桂林得分為0.455. 因此最佳的旅游景點是桂林。

    注意的問題:在第二步構造判斷矩陣后要對其進行一致性檢驗,檢驗構造的矩陣是否與一致性矩陣有太大差別,接下來介紹一致性矩陣

 一致性檢驗

1.一致矩陣

 

 
 下圖中左側是構造的判斷矩陣,右側是其對應的一致矩陣,如果構造的判斷矩陣與一致矩陣差別太大的話則不可以使用,要重新構建判斷矩陣,直至通過一致性檢驗為止

 

 
2.一致性檢驗的步驟

1)、計算判斷矩陣最大特征值、一致性指標CI


n是矩陣的維數,一致矩陣的最大特征值為n,當判斷矩陣的最大特征值為n時,此判斷矩陣為一致矩陣。

2)、根據n的大小,按照下表查找平均隨機一致性指標RI

 

 
3)、計算一致性比例CR

 

 
如果CR < 0.1, 則可認為判斷矩陣的一致性可以接受;否則需要對判斷矩陣進行修正。修正的方法是往一致矩陣上調整,(一致矩陣各行成倍數關系)

原文鏈接:https://blog.csdn.net/qq_36384657/article/details/97694443

 


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