從零開始的數學建模:(三)灰色關聯分析


灰色關聯分析適用於小樣本數據,大樣本數據推薦使用標准化回歸分析;基本原理是根據曲線的幾何形狀的相似程度來判斷聯系是否緊密,也就是說,如果\(y\)的曲線和某個\(x\)的曲線長得很像,那么這個\(x\)或許就是最能影響\(y\)的因素;

灰色關聯分析可用於系統分析與綜合評價

一、系統分析上的運用

(1)確定分析序列

以自變量作為子序列,因變量作為母序列,對應本題即第一、二、三產業作為子序列,國內生產總值為母序列;

(2) 對變量進行預處理

計算每一列的均值,並將每一列的數除以該均值(注意這里使用的方法和Topsis不一樣),可得到以下結果:

image-20210129141605467

(3)計算極差與關聯系數

分別計算\(|x_1 - x_0|\)\(|x_2-x_0|\)\(|x_3-x_0|\),可求出最小值\(a\)與最大值\(b\),本題計算結果如下:

image-20210129141937987

對上述結果執行:

\[y=\frac{a+\rho}{|x_i-x_0|+\rho* b} \]

即可得到關聯系數:

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對以上三列分別求均值,可得到三個數值:\(0.5084\)\(0.6243\)\(0.7573\),因此最終得出結論,第三產業對GDP總量影響最大;

二、綜合評價上的運用

綜合評價類問題只有一列又一列數據,需要根據這些數據計算得分;在利用灰色關聯分析之前,仍需要進行指標正向化;

(1)確定子序列與母序列

子序列即各個因素,取出子序列構成的矩陣的每一行中的最大值,組成母序列;

(2)對變量進行預處理

步驟同上,得到\(z_{ij}\)

(3) 計算極差與關聯系數

步驟同上,得到\(r_i\)

(4)計算權重與得分

計算各個指標的權重與得分:

\[w_i = \frac {r_i}{r_1+r_2+\cdots +r_m} \\ \]

\[s_k = \sum w_i *z_{ij} \]

最后對得分進行歸一化處理即可得到每個樣本的評分:

\[S_k = \frac {s_k}{\sum s_1+s_2+\cdots+s_n} \]

本文算法思想參考源於清風建模,特此注明


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