2常用的建模方法(I)初等数学法。主要用于一些静态、线性、确定性的模型。例如,席位分配问题,学生成绩的比较,一些简单的传染病静态模型。(2)数据分析法。从大量的观测数据中,利用统计方法建立数学模型,常见的有:回归分析法,时序分析法。(3)仿真和其他方法。主要有计算机模拟(是一种统计估计方法,等效于抽样试验,可以离散系统模拟和连续系统模拟),因子试验法(主要是在系统上做局部试验,根据试验结果进行不断分析修改,求得所需模型结构),人工现实法(基于对系统的了解和所要达到的目标,人为地组成一个系统)。(4)层次分析法。主要用于有关经济计划和管理、能源决策和分配、行为科学、军事科学、军事指挥、运输、农业、教育、人才、医疗、环境等领域,以便进行决策、评价、分析、预测等。该方法关键的一步是建立层次结构模型。
Ⅱ 建模的五种基本方法
量纲分析法
量纲分析是20世纪初提出的在物理领域中建立数学模型的一种方法,它是在经验和实验的基础上,利用物理定律的量纲齐次性,确定各物理量之间的关系。它是一种数学分析方法,通过量纲分析,可以正确地分析各变量之间的关系,简化实验和便于成果整理。
在国际单位制中,有七个基本量:质量、长度、时间、电流、温度、光强度和物质的量,它们的量纲分别为M、L、T、I、H、J和N,称为基本量纲。
量纲分析法常常用于定性地研究某些关系和性质,利用量纲齐次原则寻求物理量之间的关系,在数学建模过程中常常进行无量纲化,无量纲化是根据量纲分析思想,恰当地选择特征尺度将有量纲量化为无量纲量,从而达到减少参数、简化模型的效果。
差分法
差分法的数学思想是通过taylor级数展开等方法把控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行离散,从而建立以网格节点上的值为未知数的方程组,将微分问题转化为代数问题,是建立离散动态系统数学模型的有效方法。
构造差分的方法有多种形式,目前主要采用的是泰勒级数展开方法。其基本的差分表达式主要有以下几种形式:一阶向前差分、一阶向后差分、一阶中心差分和二阶中心差分等,其中前两种格式为一阶计算精度,后两种格式为二阶计算精度。通过对时间和空间这几种不同差分格式的组合,可以组合成不同的差分计算格式。
差分法的解题步骤为:建立微分方程;构造差分格式;求解差分方程;精度分析和检验。
变分法
变分法是处理函数的函数的数学领域,即泛函问题,和处理数的函数的普通微积分相对。这样的泛函可以通过未知函数的积分和它的导数来构造,最终寻求的是极值函数。现实中很多现象可以表达为泛函极小问题,即变分问题。变分问题的求解方法通常有两种:古典变分法和最优控制论。受基础知识的制约,数学建模竞赛大专组的建模方法使用变分法较少。
图论法
数学建模中的图论方法是一种独特的方法,图论建模是指对一些抽象事物进行抽象、化简,并用图来描述事物特征及内在联系的过程。图论是研究由线连成的点集的理论。一个图中的结点表示对象,两点之间的连线表示两对象之间具有某种特定关系(先后关系、胜负关系、传递关系和连接关系等)。事实上,任何一个包含了某种二元关系的系统都可以用图形来模拟。因此,图论是研究自然科学、工程技术、经济问题、管理及其他社会问题的一个重要现代数学工具,更是成为了数学建模的一个必备工具。
Ⅲ 数据建模的分析方法有哪些并写出他们的大概介绍
从目前的数据库及数据仓库建模方法来说,主要分为四类。
第一类是大家最为熟悉的关系数据库的三范式建模,通常我们将三范式建模方法用于建立各种操作型数据库系统。
第二类是Inmon提倡的三范式数据仓库建模,它和操作型数据库系统的三范式建模在侧重点上有些不同。Inmon的数据仓库建模方法分为三层,第一层是实体关系层,也即企业的业务数据模型层,在这一层上和企业的操作型数据库系统建模方法是相同的;第二层是数据项集层,在这一层的建模方法根据数据的产生频率及访问频率等因素与企业的操作型数据库系统的建模方法产生了不同;第三层物理层是第二层的具体实现。
第三类是Kimball提倡的数据仓库的维度建模,我们一般也称之为星型结构建模,有时也加入一些雪花模型在里面。维度建模是一种面向用户需求的、容易理解的、访问效率高的建模方法,也是笔者比较喜欢的一种建模方式。
第四类是更为灵活的一种建模方式,通常用于后台的数据准备区,建模的方式不拘一格,以能满足需要为目的,建好的表不对用户提供接口,多为临时表。
下面简单谈谈第四类建模方法的一些的经验。
数据准备区有一个最大的特点,就是不会直接面对用户,所以对数据准备区中的表进行操作的人只有ETL工程师。ETL工程师可以自己来决定表中数据的范围和数据的生命周期。下面举两个例子:
1)数据范围小的临时表
当需要整合或清洗的数据量过大时,我们可以建立同样结构的临时表,在临时表中只保留我们需要处理的部分数据。这样,不论是更新还是对表中某些项的计算都会效率提高很多。处理好的数据发送入准备加载到数据仓库中的表中,最后一次性加载入数据仓库。
2)带有冗余字段的临时表
由于数据准备区中的表只有自己使用,所以建立冗余字段可以起到很好的作用而不用承担风险。
举例来说,笔者在项目中曾遇到这样的需求,客户表{客户ID,客户净扣值},债项表{债项ID,客户ID,债项余额,债项净扣值},即客户和债项是一对多的关系。其中,客户净扣值和债项余额已知,需要计算债项净扣值。计算的规则是按债项余额的比例分配客户的净扣值。这时,我们可以给两个表增加几个冗余字段,如客户表{客户ID,客户净扣值,客户余额},债项表{债项ID,客户ID,债项余额,债项净扣值,客户余额,客户净扣值}。这样通过三条SQL就可以直接完成整个计算过程。将债项余额汇总到客户余额,将客户余额和客户净扣值冗余到债项表中,在债项表中通过(债项余额×客户净扣值/客户余额)公式即可直接计算处债项净扣值。
另外还有很多大家可以发挥的建表方式,如不需要主键的临时表等等。总结来说,正因为数据准备区是不对用户提供接口的,所以我们一定要利用好这一点,以给我们的数据处理工作带来最大的便利为目的来进行数据准备区的表设计。
Ⅳ 数学建模有哪些方法
问题一:数学建模中综合评价的方法有哪些? 综合评价有许多不同的方法,如综合指数法、TOPSIS法、层次分析法、RSR法、模糊综合评价法、灰色系统法等,这些方法各具特色,各有利弊。
综合评价的一般步骤
1.根据评价目的选择恰当的评价指标,这些指标具有很好的代表性、区别性强,而且往往可以测量,筛选评价指标主要依据专业知识,即根据有关的专业理论和实践,来分析各评价指标对结果的影响,挑选那些代表性、确定性好,有一定区别能力又互相独立的指标组成评价指标体系。
2.根据评价目的,确定诸评价指标在对某事物评价中的相对重要性,或各指标的权重; 3.合理确定各单个指标的评价等级及其界限;
4.根据评价目的,数据特征,选择适当的综合评价方法,并根据已掌握的历史资料,建立综合评价模型;
5.确定多指标综合评价的等级数量界限,在对同类事物综合评价的应用实践中,对选用的评价模型进行考察,并不断修改补充,使之具有一定的科学性、实用性与先进性,然后推广应用。
问题二:参加数学建模有哪些必学的算法 1. 蒙特卡洛方法:
又称计算机随机性模拟方法,也称统计实验方法。可以通过模拟来检验自己模型的正确性。
2. 数据拟合、参数估计、插值等数据处理
比赛中常遇到大量的数据需要处理,而处理的数据的关键就在于这些方法,通常使用matlab辅助,与图形结合时还可处理很多有关拟合的问题。
3. 规划类问题算法:
包括线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等;竞赛中又很多问题都和规划有关,可以说不少的模型都可以归结为一组不等式作为约束条件,几个函数表达式作为目标函数的问题,这类问题,求解是关键。
这类问题一般用lingo软件就能求解。
4. 图论问题:
主要是考察这类问题的算法,包括:Dijkstra、Floyd、Prime、Bellman-Ford,最大流、二分匹配等。熟悉ACM的人来说,应该都不难。
5. 计算机算法设计中的问题:
算法设计包括:动态规划、回溯搜索、分治、分支定界法(求解整数解)等。
6. 最优化理论的三大非经典算法:
a) 模拟退火法(SA)
b) 神经网络(NN)
c) 遗传算法(GA)
7. 网格算法和穷举算法
8. 连续问题离散化的方法
因为计算机只能处理离散化的问题,但是实际中数据大多是连续的,因此需要将连续问题离散化之后再用计算机求解。
如:差分代替微分、求和代替积分等思想都是把连续问题离散化的常用方法。
9. 数值分析方法
主要研究各种求解数学问题的数值计算方法,特别是适用于计算机实现的方法与算法。
包括:函数的数值逼近、数值微分与数值积分、非线性返程的数值解法、数值代数、常微分方程数值解等。
主要应用matlab进行求解。
10. 图像处理算法
这部分主要是使用matlab进行图像处理。
包括展示图片,进行问题解决说明等。
问题三:数学建模有哪些常用方法 积累算法跟模型,做做真题,无他
Ⅳ 数学建模的方法有哪些
预测模块:灰色预测、时间序列预测、神经网络预测、曲线拟合(线性回归);
归类判别:欧氏距离判别、fisher判别等 ;
图论:最短路径求法 ;
最优化:列方程组 用lindo 或 lingo软件解 ;
其他方法:层次分析法 马尔可夫链 主成分析法 等 。
建模常用算法,仅供参考:
蒙特卡罗算法(该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决 问题的算法,同时间=可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性,是比赛时必 用的方法) 。
数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法(比赛中通常会遇到大量的数 据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab 作为工具) 。
线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题(建模竞赛大多 数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通 常使用Lindo、Lingo 软件实现) 。
图论算法(这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算 法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备) 。
动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法(这些算法是算 法设计中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中) 。
最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法(这些 问题是用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助, 但是算法的实现比较困难,需慎重使用) 。
网格算法和穷举法(网格算法和穷举法都是暴力搜索最优点的算法,在很 多竞赛题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种 暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具) 。
一些连续离散化方法(很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计 算机只认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替 积分等思想是非常重要的) 。
数值分析算法(如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分 析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编 写库函数进行调用) 。
图象处理算法(赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文 中也应该要不乏图片的,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问 题,通常使用Matlab 进行处理)。
Ⅵ 数学建模有哪些方法
一、机理分析法 从基本物理定律以及系统的结构数据来推导出模型.
1.比例分析法--建立变量之间函数关系的最基本最常用的方法.
2.代数方法--求解离散问题(离散的数据、符号、图形)的主要方 法.
3.逻辑方法--是数学理论研究的重要方法,对社会学和经济学等领域的实际问题,在决策,对策等学科中得到广泛应用.
4.常微分方程--解决两个变量之间的变化规律,关键是建立"瞬时变化率"的表达式.
5.偏微分方程--解决因变量与两个以上自变量之间的变化规律.
二、数据分析法 从大量的观测数据利用统计方法建立数学模型.
1.回归分析法--用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2… n,确定函数的表达式,由于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法.
2.时序分析法--处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法.
三、仿真和其他方法
1.计算机仿真(模拟)--实质上是统计估计方法,等效于抽样试验
① 离散系统仿真--有一组状态变量.
② 连续系统仿真--有解析表达式或系统结构图.
2.因子试验法--在系统上作局部试验,再根据试验结果进行不断分析修改,求得所需的模型结构.
3.人工现实法--基于对系统过去行为的了解和对未来希望达到的目标,并考虑到系统有关因素的可能变化,人为地组成一个系统.
Ⅶ 常见的建立数学模型的方法有哪几种各有什么特点
—般说来建立数学模型的方法大体上可分为两大类、一类是机理分析方法,一类是测试分析方法.机理分析是根据对现实对象特性的认识、分析其因果关系,找出反映内部机理的规律,建立的模型常有明确的物理或现实意义.
模型准备 首先要了解问题的实际背景,明确建模的目的搜集建模必需的各种信息如现象、数据等,尽量弄清对象的特征,由此初步确定用哪一类模型,总之是做好建模的准备工作.情况明才能方法对,这一步一定不能忽视,碰到问题要虚心向从事实际工作的同志请教,尽量掌握第一手资料.
模型假设 根据对象的特征和建模的目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言做出假设,可以说是建模的关键一步.一般地说,一个实际问题不经过简化假设就很难翻译成数学问题,即使可能,也很难求解.不同的简化假设会得到不同的模型.假设作得不合理或过份简单,会导致模型失败或部分失败,于是应该修改和补充假设;假设作得过分详细,试图把复杂对象的各方面因素都考虑进去,可能使你很难甚至无法继续下一步的工作.通常,作假设的依据,一是出于对问题内在规律的认识,二是来自对数据或现象的分析,也可以是二者的综合.作假设时既要运用与问题相关的物理、化学、生物、经济等方面的知识,又要充分发挥想象力、洞察力和判断力,善于辨别问题的主次,果断地抓住主要因素,舍弃次要因素,尽量将问题线性化、均匀化.经验在这里也常起重要作用.写出假设时,语言要精确,就象做习题时写出已知条件那样.
模型构成 根据所作的假设分析对象的因果关系,利用对象的内在规律和适当的数学工具,构造各个量(常量和变量)之间的等式(或不等式)关系或其他数学结构.这里除需要一些相关学科的专门知识外,还常常需要较广阔的应用数学方面的知识,以开拓思路.当然不能要求对数学学科门门精通,而是要知道这些学科能解决哪一类问题以及大体上怎样解决.相似类比法,即根据不同对象的某些相似性,借用已知领域的数学模型,也是构造模型的一种方法.建模时还应遵循的一个原则是,尽量采用简单的数学工具,因为你建立的模型总是希望能有更多的人了解和使用,而不是只供少数专家欣赏.
模型求解 可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值计算等各种传统的和近代的数学方法,特别是计算机技术.
模型分析 对模型解答进行数学上的分析,有时要根据问题的性质分析变量间的依赖关系或稳定状况,有时是根据所得结果给出数学上的预报,有时则可能要给出数学上的最优决策或控制,不论哪种情况还常常需要进行误差分析、模型对数据的稳定性或灵敏性分析等.
模型检验 把数学上分析的结果翻译回到实际问题,并用实际的现象、数据与之比较,检验模型的合理性和适用性.这一步对于建模的成败是非常重要的,要以严肃认真的态度来对待.当然,有些模型如核战争模型就不可能要求接受实际的检验了.模型检验的结果如果不符合或者部分不符合实际,问题通常出在模型假设上,应该修改、补充假设,重新建模.有些模型要经过几次反复,不断完善,直到检验结果获得某种程度上的满意.
模型应用 应用的方式自然取决于问题的性质和建模的目的,这方面的内容不是本书讨论的范围。
应当指出,并不是所有建模过程都要经过这些步骤,有时各步骤之间的界限也不那么分明.建模时不应拘泥于形式上的按部就班,本书的建模实例就采取了灵活的表述方式
Ⅷ 数学建模中的分析方法有哪些
数学建模分析方法大体分为机理分析和测试分析两种。
机理分析:根据对客观事物特性的认识,找出反映内部机理的数量规律,建立的模型常有明确的物理或现实意义。
测试分析:将研究的对象看做一个“黑箱”系统(意思是它的内部机理看不清楚),通过对系统输入、输出数据的测量和统计分析,按照一定的准则找出与数据拟合最好的模型。
希望对你有帮助