【数学建模】(1)层次分析法(AHP)

news2024/11/20 3:34:33

一.层次分析法的定义

        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和定量分析的决策方法,是一种层次权重决策分析方法。                

        层次分析法是一种主观赋值评价方法,也是一个多指标综合评价算法,常用于综合评价类模型

        是在分析一个现象或问题之前,首先将现象或问题根据他们的性质分解为相关因素,并依据因素之间的关系形成一个多层次的结构模型。然后通过经验或专家来判断低层元素对高层元素的相对重要性,并根据重要性的程度得出权重排序

二.评价类问题

评价类问题从以下三个方面出发:

(1)我们评价的目标是什么?

(2)为了达到这个目标有几种可以选择的方案?

(3)评价的准则或者说指标是什么?

三.如何解决权重问题

问题:

一次性考虑多个指标问题,往往考虑不够周全

解决方法:

两个两个进行考虑,最终根据两两比较的结果推算出权重。

四.重要性表

五.根据重要性表导出判断矩阵

矩阵的特点:

(1)aij代表:与指标j相比i的重要程度

(2)当i=j时,两个指标相同,同等重要记为1

(3)aij * aji=1 称此矩阵为正互反矩阵

六.一致矩阵

若正互反矩阵满足 aij * ajk=aik,则我们称之为正互反矩阵。

各行(列)成倍数关系

在使用判断矩阵求权重之前,必须对其进行一致性检查。

七.一致性检验

定义:检验构造矩阵与一致矩阵是否有太大差别

当矩阵为一致矩阵时,矩阵的秩为1

有一个特征值为n(对角线元素相加是矩阵的迹),其余特征值均为0

引理:n阶正互反矩阵为一致矩阵当且仅当最大特征值为n

而n阶正互反矩阵不为一致矩阵,最大特征值一定大于n

判断矩阵与一致矩阵差别越大,最大特征值与n相差越大。

一致性检验的步骤:

1)计算一致性指标CI

CI=(\lambdamax-n)/n-1

2)查找对应的平均随机一致性指标值RI

 

 3)计算一致性比例

CR=CR/RI

说明:如果CR<0.1 则判断矩阵的一致性可以接受,否则需要修正

八.一致矩阵怎么计算权重

使用归一化处理

例如:

一致矩阵

苏杭:1/(1+1/2+1/4)

北戴河:(1/2)/(1+1/2+1/4)

判断矩阵:

(1)算数平均法求权重:

1)将判断矩阵按照列进行归一化处理。

2)归一化的各列,按列求和。

3)每个向量除以n,得到权重。

(2)几何平均法求权重

1)将矩阵的元素按照行相乘得到新的列向量

2)将新的列向量每个分量开n次方

3)对列向量进行归一化

(3)特征值法求权重

对于一致矩阵,只有一个特征值为n,其余均为0.

对于这个值为n的特征值,其对应的特征向量为第一列的向量。

而对于判断矩阵,采用类似的方法。

首先,根据最大特征值,找到对应的特征向量。

然后,对于求出的特征向量,进行一致化处理。

 九.利用EXCEL快速进行运算

fn+f4 可以锁定单元格

十.总结

1.分析系统中各因素之间的关系,建立系统的递阶层次结构。

目标,准则,方案。

层次结构图的构建

 判断矩阵的生成:

搜集资料生成判断矩阵

层次分析法的局限性:

评价的决策层不能太多

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