評價類模型——TOPSIS法(優劣解距離法)


一、TOPSIS方法

    TOPSIS法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) 可翻譯為逼近理想解排序法,國內常簡稱為優劣解距離法 TOPSIS 法是一種常用的綜合評價方法,其能充分利用原始數據的信息, 其結果能精確地反映各評價方案之間的差距。

    基本過程為先將原始數據矩陣統一指標類型(一般正向化處理) 得到正向化的矩陣,再對正向化的矩陣進行標准化處理以消除各指標量綱的影響,並找到有限方案中的最優方案和最劣方案,然后分別計算各評價對象與最優方案和最劣方案間的距離,獲得各評價對象與最優方案的相對接近程度,以此作為評價優劣的依據。該方法對數據分布及樣本含量沒有嚴格限制,數據計算簡單易行。

 例題1:請你為以下四名同學進行評分,該評分能合理的描述其高數成績的高低。

 

 

分析:此評價指標只有一項即“成績”,評價對象為4個。topsis分析方法如下:

解:

     1.取指標成績中,最高成績max : 99        最低成績min:60

         構造計算評分的公式:

 

 

      2.根據評分公式為每一評價對象進行打分,構建如下評分表格、並歸一化

 

 

       3.打分完成,接下來可以由評分確定誰的成績最好,誰的最差。可見,清風的成績最好,小王的最差

例題2:請你為以下四名同學進行評分,該評分能合理的描述其綜合評價。

 

 

分析:例題1考慮的評價指標只有一個,例題2轉化為兩個評價指標,且評價時指標一(成績)應該越大越好,指標二(與他人爭吵次數)應該越小越好。這就引發矛盾,怎么確定評分使得兼顧兩種不同取向的指標?

    注:成績是越高(大)越好,這樣的指標稱為極大型指標(效益型指標)。

    與他人爭吵的次數越少(越小)越好,這樣的指標稱為極小型指標(成本型指標)。

 解:

      1.將所有的指標轉化為極大型指標,即指標正向化。

                極小型指標轉換為極大型指標的公式:max-x

       正向化后得到的表格如下:

 

 

        2. 為了消去不同指標量綱的影響, 需要對已經正向化的矩陣進行標准化處理。

         標准化處理的計算公式

 

 

        即每個元素除以其所在列各元素平方和的開方

 

 

          3. 計算評分

首先看一下,兩個指標的評分公式怎么推導的

 

 

           類比只有一個指標計算得分  

 

 

     即:取各列元素的最大值,組成一個列向量Z+,取各列元素的最小值,組成一個列向量Z-,計算每列元素與最大值組成的列向量Z+的距離D+,與最小值組成的列向量Z-的距離D-,在根據評分公式:D-/(D+ + D-)為每個對象進行打分。

根據上面的評分公式,為各評價對象進行打分

 

 

     4.打分完成,進行數據分析

       由綜合評分可以看出,小王的評分最高,其成績和與他人爭吵次數的綜合評價指標中是最好的;清風最差,即使其成績是最好的,但是在與他人爭吵的評分這項指標中,其與他人差別過大,此項導致其綜合評分最低,由此可見指標二的評分在整個評分中作用更關鍵。
二、 其他指標正向化方法

    前面介紹了評價指標只有一種、以及評價指標有兩種,且一種是極小型指標的例子。在例題二中,極小型指標要轉化為極大型指標才能參與運算,常見的還有其他兩種非極大型指標:中間型和區間型指標。下面介紹其如何轉為極大型,即指標正向化。

 

 

1)、中間型指標 ——>極大型指標  

 

 

例如: 水質量評估 PH 值指標正向化,PH值取7時水質最好

 

 

2)、區間型指標——>極大型指標

 

 

例如: 例如人的體溫在36攝氏度~37攝氏度這個區間內最好

 

 

可以看出,在區間內的36.6度評分最高為1,距離其越遠的評分越低
三、TOPSIS方法總結
1、如果有多個指標且不全是極大型指標,則進行指標正向化。
2、之后對正向化矩陣進行標准化,目的是消除不同指標量綱的影響。

正向化方法:

 

 

3. 計算得分

 

 

4.歸一化評分

   即每個分數除以所有分數和
綜合例題4:評價下表中A-T共20條河流的水質情況

已知:含氧量越高越好;PH值越接近7越好;細菌總數越少越好;植物性營養物量介於10-20之間最佳,超過20或低於10均不好。

 

 

解:1、將各項指標正向化

PH值(中間型轉極大型)、細菌總數(極小型轉極大型)、植物性營養物量(區間型轉極大型)

2、正向化后的矩陣進行標准化

3、進行打分(20個評價對象,4個評價指標)

4、分數歸一化

5、分析評分,最高得分的河流水質最好

原文鏈接:https://blog.csdn.net/qq_36384657/article/details/98188769


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