(精品)对策与决策模型.ppt
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1、对策与决策模型对策与决策模型对策与决策模型对策与决策模型 对策与决策是人们生活和工作中经常会遇到的择优活动。对策与决策是人们生活和工作中经常会遇到的择优活动。人们在处理一个问题时,往往会面临几种情况,同时又人们在处理一个问题时,往往会面临几种情况,同时又存在存在几种可行方案几种可行方案可供选择,要求可供选择,要求根据自己的行动目的根据自己的行动目的选定一种选定一种方案,方案,以期获得最佳的结果以期获得最佳的结果。有时,人们面临的问题具有竞争性质,如商业上的竞争、有时,人们面临的问题具有竞争性质,如商业上的竞争、体育中的比赛和军事行动、政治派别的斗争等等。这时竞争体育中的比赛和军事行动、政治派别
2、的斗争等等。这时竞争双方或各方都要发挥自己的优势,使己方获得最好结果。因双方或各方都要发挥自己的优势,使己方获得最好结果。因而双方或各方都要根据不同情况、不同对手做出自己的决择,而双方或各方都要根据不同情况、不同对手做出自己的决择,此时的决策称为对策。在有些情况下,如果我们把可能出现此时的决策称为对策。在有些情况下,如果我们把可能出现的若干种情况也看作是竞争对手可采取的几种策略,那么也的若干种情况也看作是竞争对手可采取的几种策略,那么也可以把决策问题当作对策问题来求解。可以把决策问题当作对策问题来求解。1 1 对策问题对策问题 对策问题的特征是参与者为利益相互冲突的各方,其结局对策问题的特征是
3、参与者为利益相互冲突的各方,其结局不取决于其中任意一方的努力而是各方所采取的策略的综合不取决于其中任意一方的努力而是各方所采取的策略的综合结果。结果。先考察几个实际例子。先考察几个实际例子。例例1 (田忌赛马)(田忌赛马)田忌赛马是大多数人都熟知的故事,传说战国时期齐王欲与田忌赛马是大多数人都熟知的故事,传说战国时期齐王欲与大将田忌赛马,双方约定每人挑选上、中、下三个等级的马大将田忌赛马,双方约定每人挑选上、中、下三个等级的马各一匹进行比赛,每局赌金为一千金。齐王同等级的马均比各一匹进行比赛,每局赌金为一千金。齐王同等级的马均比田忌的马略胜一筹,似乎必胜无疑。田忌的朋友孙膑给他出田忌的马略胜一
4、筹,似乎必胜无疑。田忌的朋友孙膑给他出了一个主意,让他用下等马比齐王的上等马,上等马对齐王了一个主意,让他用下等马比齐王的上等马,上等马对齐王的中等马,中等马对齐王的下等马,结果田忌二胜一败,反的中等马,中等马对齐王的下等马,结果田忌二胜一败,反而赢了一千金。而赢了一千金。对策的基本要素对策的基本要素(1 1)局中人局中人。参加决策的各方被称为决策问题的局中人,一。参加决策的各方被称为决策问题的局中人,一个决策总是可以包含两名局中人(如棋类比赛、人与大自然个决策总是可以包含两名局中人(如棋类比赛、人与大自然作斗争等),也可以包含多于两名局中人(如大多数商业中作斗争等),也可以包含多于两名局中人
5、(如大多数商业中的竞争、政治派别间的斗争)。的竞争、政治派别间的斗争)。(2 2)策略集合策略集合。局中人能采取的可行方案称为策略,每一。局中人能采取的可行方案称为策略,每一局中人可采取的全部策略称为此局中人的策略集合。局中人可采取的全部策略称为此局中人的策略集合。应当注应当注意的是,所谓策略是指在整个竞争过程中对付他方的完整方意的是,所谓策略是指在整个竞争过程中对付他方的完整方法,并非指竞争过程中某步所采取的具体局部办法。法,并非指竞争过程中某步所采取的具体局部办法。例如下例如下棋中的某步只能看和一个完整策略的组成部分,而不能看成棋中的某步只能看和一个完整策略的组成部分,而不能看成一个完整的
6、策略。一个完整的策略。当对策问题各方都从各自的策略集合中选定了一个策略后,各当对策问题各方都从各自的策略集合中选定了一个策略后,各方采取的策略全体可用一矢量方采取的策略全体可用一矢量S表示,称之为一个纯局势(简称表示,称之为一个纯局势(简称局势)局势)例如例如,若一,若一对对策中包含策中包含A、B两名局中人,其策略集合分两名局中人,其策略集合分别为别为SA=1,m,SB=1,n。若。若A选择选择策略策略 i而而B选选策策略略 j,则则(i,j)就构成此)就构成此对对策的一个策的一个纯纯局局势势。显显然,然,SA与与SB一共可构成一共可构成mn个个纯纯局局势势,它,它们们构成下表。构成下表。对对
7、策策问题问题的全体的全体纯纯局局势势构成的集合构成的集合S称称为为此此对对策策问题问题的局的局势势集合。集合。(m,n)(m,j)(m,2)(m,1)m(i,n)(i,j)(i,2)(i,1)i(2,n)(2,j)(2,2)(2,1)2(1,n)(1,j)(1,2)(1,1)1A的的策策略略nJ21B的策略的策略(3 3)赢赢得函数(或称支付函数)。得函数(或称支付函数)。赢赢得函数得函数F F为为定定义义在局在局势势集合集合S S上的矢上的矢值值函数,函数,对对于于S S中的每一中的每一纯纯局局势势S S,F F(S S)指出了每一局中人在此)指出了每一局中人在此对对策策结结果下果下应赢应赢
8、得得(或支付)的(或支付)的值值。综综上所述,一个上所述,一个对对策模型由局中人、策略策模型由局中人、策略集合和集合和赢赢得函数三部分得函数三部分组组成。成。记记局中人集合局中人集合为为I I=1,=1,k k,对对每一每一i iI I,有一策略集合,有一策略集合S Si i,当,当I I中每一局中人中每一局中人i i选选定策定策略后得一个局略后得一个局势势s s;将;将s s代入代入赢赢得函数得函数F F,即得一矢量,即得一矢量F F(s s)=()=(F F1 1(s s),),F Fk k(s s),其中,其中F Fi i(s s)为为在局在局势势s s下局中人下局中人i i的的赢赢得(
9、或支付)得(或支付)。本节讨论只有两名局中人的对策问题,即两人对策,其结果可本节讨论只有两名局中人的对策问题,即两人对策,其结果可以推广到一般的对策模型中去。对于只有两名局中人的对策问以推广到一般的对策模型中去。对于只有两名局中人的对策问题,其局势集合和赢得函数均可用表格表示。题,其局势集合和赢得函数均可用表格表示。例例2 (石头(石头剪子剪子布)布)这这是一个大多数人小是一个大多数人小时时候都玩候都玩过过的游的游戏戏。游。游戏戏双方只能双方只能选选石石头头、剪子、布中的一种,石、剪子、布中的一种,石头赢头赢剪子,剪子剪子,剪子赢赢布,而布又布,而布又赢赢石石头头,赢赢者得一分,者得一分,输输
10、者失一分,双方相同者失一分,双方相同时时不得分,不得分,见见下下表。表。表表1 1石石头头剪子剪子布布石石头头(0,0)(1,-1)(-1,1)剪子剪子(-1,1)(0,0)(1,1)布布(1,-1)(-1,1)(0,0)例例3 (囚犯的困惑)(囚犯的困惑)警察同警察同时时逮捕了两人并分开关押,逮捕的原因是他逮捕了两人并分开关押,逮捕的原因是他们们持有大持有大量量伪币伪币,警方,警方怀怀疑他疑他们伪们伪造造钱币钱币,但没有找到充分,但没有找到充分证证据,希据,希望他望他们们能自己供能自己供认认,这这两个人都知道:如果他两个人都知道:如果他们们双方都不供双方都不供认认,将被以使用和持有大量,将被
11、以使用和持有大量伪币伪币罪被各判刑罪被各判刑1818个月;如果双个月;如果双方都供方都供认伪认伪造了造了钱币钱币,将各被判刑,将各被判刑3 3年;如果一方供年;如果一方供认认另一方另一方不供不供认认,则则供供认认方将被从方将被从宽处宽处理而免刑,但另一方面将被判理而免刑,但另一方面将被判刑刑7 7年。将嫌疑犯年。将嫌疑犯A A、B B被判刑的几种可能情况列表如下被判刑的几种可能情况列表如下:表表2 2嫌疑犯嫌疑犯B供供认认不供不供认认嫌疑犯嫌疑犯A供供认认不供不供认认(3,3)(7,0)(0,7)(1.5,1.5)表中每对数字表示嫌疑犯表中每对数字表示嫌疑犯A A、B B被判刑的年数。如果两名
12、疑犯均担心对方被判刑的年数。如果两名疑犯均担心对方供认并希望受到最轻的惩罚,最保险的办法自然是承认制造了伪币。供认并希望受到最轻的惩罚,最保险的办法自然是承认制造了伪币。二、零和对策二、零和对策存在一存在一类类特殊的特殊的对对策策问题问题。在。在这类对这类对策中,当策中,当纯纯局局势势确定后,确定后,A A之所得恰之所得恰为为B B之所失,或者之所失,或者A A之所失恰之所失恰为为B B之所得,即双方所得之所得,即双方所得之和之和总为总为零。在零和零。在零和对对策中,因策中,因F F1 1(s s)=)=F F2 2(s s),只需指出其中,只需指出其中一人的一人的赢赢得得值值即可,故即可,故
13、赢赢得函数可用得函数可用赢赢得矩得矩阵阵表示。例如若表示。例如若A A有有m m种策略,种策略,B B有有n n种策略,种策略,赢赢得矩得矩阵阵 表示若表示若A A选取策略选取策略i i而而B B选取策略选取策略j j,则,则A A之所得为之所得为a aijij(当(当a aijij00,(ii)(i,j=1,2,n),),则则称之称之为为正互反矩正互反矩阵阵(易(易见见aii=1,i=1,n)。)。关于如何确定关于如何确定aij的的值值,Saaty等建等建议议引用数字引用数字19及其倒数作及其倒数作为标为标度。他度。他们们认为认为,人,人们们在成在成对对比比较较差差别时别时,用,用5种判断种
14、判断级较为级较为合适。即使用相等、合适。即使用相等、较较强强、强强、很、很强强、绝对绝对地地强强表示差表示差别别程度,程度,aij相相应应地取地取1,3,5,7和和9。在成。在成对对事物的差事物的差别别介于两者之介于两者之间难间难以定以定夺时夺时,aij可分可分别别取取值值2、4、6、8。步步3 层层次次单单排序及一致性排序及一致性检验检验上述构造成上述构造成对对比比较较判断矩判断矩阵阵的的办办法法虽虽能减少其他因素的干能减少其他因素的干扰扰影响,影响,较较客客观观地反映出一地反映出一对对因子影响力的差因子影响力的差别别。但。但综综合全部比合全部比较结较结果果时时,其中,其中难难免免包含一定程
15、度的非一致性。如果比包含一定程度的非一致性。如果比较结较结果是前后完全一致的,果是前后完全一致的,则则矩矩阵阵A的元素的元素还应还应当当满满足:足:i、j、k=1,2,n 满满足以上关系式的正互反矩足以上关系式的正互反矩阵阵称称为为一致矩一致矩阵阵。但要求所有比较结果严格满足一致性,在但要求所有比较结果严格满足一致性,在n较大时几乎可以说是无较大时几乎可以说是无法办到的,其中多少带有一定程度的非一致性。更何况比较时采用法办到的,其中多少带有一定程度的非一致性。更何况比较时采用了了19标度,已经接受了一定程度的误差,就不应再要求最终判断标度,已经接受了一定程度的误差,就不应再要求最终判断矩阵的严
16、格一致性。矩阵的严格一致性。如何检验构造出来的(正互反)判断矩阵如何检验构造出来的(正互反)判断矩阵A是否严重地非一致,以是否严重地非一致,以便确定是否接受便确定是否接受A,并用它作为进一步分析研究的工具?,并用它作为进一步分析研究的工具?Saaty等人在研究正互反矩阵和一致矩阵性质的基础上,找到了解等人在研究正互反矩阵和一致矩阵性质的基础上,找到了解决这一困难的办法,给出了确定矩阵决这一困难的办法,给出了确定矩阵A中的非一致性是否可以允忍中的非一致性是否可以允忍的检验方法。的检验方法。现现在来考察一致矩在来考察一致矩阵阵A的性的性质质,回复到将,回复到将单单位重量的大石位重量的大石块块剖分成
17、重量剖分成重量为为 1,n的的n块块小石小石块块的例子,如果判断者的判断的例子,如果判断者的判断结结果完全一致,果完全一致,则则构构造出来的一致矩造出来的一致矩阵为阵为容易看出,一致矩容易看出,一致矩阵阵A具有以下性具有以下性质质:为为确定多大程度的非一致性是可以允忍的,确定多大程度的非一致性是可以允忍的,Saaty等人采用了如下等人采用了如下办办法:法:(1)求出)求出 ,称,称CI为为A的一致性指的一致性指标标。当当CI略大于零略大于零时时(对应对应地,地,max稍大于稍大于n),),A具有具有较为满较为满意的一致性;意的一致性;否否则则,A的一致性就的一致性就较较差。差。(2)Saaty
18、等人又研究了他等人又研究了他们认为们认为最不一致的矩最不一致的矩阵阵用从用从19及其倒数及其倒数中随机抽取的数字构造的正互反矩中随机抽取的数字构造的正互反矩阵阵,取充分大的子,取充分大的子样样,求得最大特征根,求得最大特征根的平均的平均值值 ,并定并定义义称称RI为为平均随机一致性指平均随机一致性指标标。对对n=1,11,,Saaty给给出了出了RI的的值值,如表,如表10所示。所示。表表10N1234567891011RI000.580.901.121.241.321.411.451.491.51(3)将)将CI与与RI作比作比较较,定,定义义称称CR随机一致性比率。随机一致性比率。经经大量
19、大量实实例比例比较较,Saaty认为认为,在,在CR0.10时时可以可以认为认为判断矩判断矩阵阵具有具有较为满较为满意的一致性,否意的一致性,否则则就就应应当重新当重新调调整判断矩整判断矩阵阵,直至具有直至具有满满意的一致性意的一致性为为止。止。合理利用企业利润合理利用企业利润调动职工积调动职工积极性极性C1提高企业技提高企业技术水平术水平C2改善职工工改善职工工作生活条件作生活条件C3发奖金发奖金P1扩建福利扩建福利事业事业P2引进新设备引进新设备P3目标层目标层O准则层准则层C措施层措施层P为求出为求出C1、C2、C3在目标层在目标层A中所占的权值,构造中所占的权值,构造OC层的成对比较矩
20、阵层的成对比较矩阵A=于是于是经计经计算,算,A的最大特征根的最大特征根max=3.038,CI=0.019,查查表得表得RI=0.58,故,故CR=0.033。因。因CR0.1,接受矩,接受矩阵阵A,求出,求出A对应对应于于max的的标标准准化特征向量化特征向量W=(0.105,0.637,0.258)T,以,以W的的分量作分量作为为C1、C2、C3在目在目标标O中所占的中所占的权权重。重。类类似求措施似求措施层层中的中的P1、P2在在C1中的中的权值权值,P2、P3在在 C2中的中的权值权值及及P1、P2在在C1中的中的权值权值:1P231P1P2P1C113max=2,CI=CR=0W=
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