基于层次分析法的彩票优选方案—毕业论文.doc
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1、本科生毕业论文(设计)题 目: 基于层次分析法的彩票优选方案 姓 名: xxx 学 院: 理学院 专 业: 信息与计算科学 班 级: 2007级1班 学 号: 指导教师: xxxx 职称: 教授 2011年5月7日安徽科技学院教务处制摘要关于彩票的中奖涉及的因素较多,主要有中奖率、奖金额的设置、高项奖所占的比例等.本文利用层次分析法建立彩票优选模型,对各种因素进行综合分析,依据中国现发行的29种类型彩票,评估了各种彩票方案的合理性,并对彩票管理部门提出了合理化的建议.关键词:层次分析法;合理度;传统型;乐透Abstract Many factors are involved in winnin
2、g lottery, mainly about the possibility of winning lottery, worth setting and high proportion awards. According to 29 types of lottery tickets that is issued in china,we use analytic hierarchy process to constitute a lottery optimum model and analyze various factors to evaluate the rationality of lo
3、ttery management and finally we put forward some reasonable suggestions for the lottery department.Keywords: AHP; rational degree; traditional type; Lotto 目 录第一章 引言11.1 层次分析法简介11.2 本文的主要研究工作和内容安排2第二章 “传统型”和“乐透型”彩票分析22.1 “传统型”彩票22.1.1 “传统型”彩票的中奖状态22.1.2 “传统型”彩票的中奖概率32.2 “乐透型”彩票42.2.1 “乐透型”彩票的中奖状态42.2
4、.2 “单项型”彩票的中奖概率计算42.2.3 “复合型”彩票的中奖概率计算52.2.4 结果分析6第三章 层次分析法及其在彩票发行中的应用63.1 层次分析法基本步骤63.2 层次分析法在彩票模型中的应用73.2.1 影响彩票发行方案的因素及其最优选方案分析73.2.2 建立递阶层次结构93.2.3 构造两两比较判断矩阵计算单层权重并做一致性检验93.2.4 计算综合组合权重123.2.5 总体一致性检验133.2.6 结果分析13第四章 总结及展望154.1 总结154.2 展望15参考文献16致谢17图表清单表1 “传统型”奖项状态.3表2 “乐透型”奖项状态.4表3 标度含义表.10表
5、4 目标层判断矩阵.11 表5 层的判断矩阵.11表6 准则层的判断矩阵.12表7 方案层对目标层合成排序.12表8 方案层对目标层各因素权重.13表9 “传统型”各方案合理度.13表10“乐透型”各方案的合理度.14附表1 常见的销售规则及相应的奖金设置方案.18附表2 现发行的各类型彩票概率.19图1 递阶层次结构图.10第一章 引言1.1 层次分析法简介近年来,随着改革开放的深入和现代化建设步伐的不断加快,中国彩票市场蓬勃发展,运营机制日趋成熟.我国彩票业遵循“取之于民,用之于民”的原则,通过发行彩票筹集社会公益基金,它作为一种建立在机会均等基础上的娱乐游戏,愈来愈得到广大市民的参与,并
6、引起了很多专家和学者的关注和研究. 尤其20世纪80年代以来在中国大地上出现了持续高涨的彩票研究热潮,研究成果之丰富,研究水平之高,研究队伍的迅速壮大,都是前所未有的.层次分析法1(Analytic Hierarchy Process,简称 AHP)是美国运筹学家T.L.Saaty于二十世纪七十年代提出的一种处理社会和个人经济生活方面的一种实际方法. 所谓层次分析法,是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统,将目标分解为多个目标或准则,进而分解为多指标的若干层次,通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序和总排序,以作为目标、多方案优化决策的系统方法. 层次分析法是将决策问题按总目标、各层子目标
7、、评价准则直至具体的备投方案的顺序分解为不同的层次结构,然后用求解判断矩阵特征向量的办法,求得每一层次的各元素对上一层次某元素的权重,最后用再加权和的方法递阶归并各备选方案对总目标的最终权重,此最终权重最大者即为最优方案. 层次分析法比较适合于具有分层交错评价指标的目标系统,而且目标值又难于定量描述的决策问题.其用法是构造判断矩阵,求出其最大特征值,及其所对应的特征向量,归一化后,即为某一层次指标对于上一层次某相关指标的相对重要性权值. 层次分析法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂根据美国各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权
8、重决策分析方法.这种方法的特点是在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上,利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化,从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法.层次分析法的整个过程体现了人的决策思维的基本特征,即分解、判断与综合,易学易用,而且定性与定量相结合,便于决策者之间彼此沟通,是一种十分有效的系统分析方法,广泛地应用在经济管理规划、能源开发利用与资源分析、城市产业规划、人才预测、交通运输、水资源分析利用等方面.例如层次分析法在区域湖泊水资源可持续发展决策中的应用,一些专家和学者首次在其中引入非结构性决策模糊集分析单元系统理论,这种理论可
9、改进层次分析法判断矩阵构造主观性强和一致性不易检验等缺点,同时将两种方法结合起来又避免了非结构性决策模糊集分析单元系统理论中计算总相对优属度时利用模糊识别或模糊优选模型的复杂运算.国内的专家把层次分析法应用在保险领域取得了不错的成就,比如,中南财经大学的伊成才教授等著的基于层次分析法对中国农业保险模式的评价与选择2,该文章阐述了近年来,关于农业保险模式的研究很多,这些研究从不同的角度提出了发展我国农业保险的不同模式,而这些研究多数是侧重于对现象的描述,缺乏定量化的研究.1.2 本文的主要研究工作和内容安排我们首先对29种彩票类型中有代表性的“传统型”、“乐透型”彩票给出了不同的概率的计算方法,
10、得出了上述各类彩票方案中各种奖项的中奖率并统计中奖概率总和.然后,通过综合分析建立了评价彩票发行方案合理性的目标函数合理度,它是度量各种因素对彩民吸引力程度的函数.本文通过层次分析法得到模型中涉及到的各因素的权重值,利用中国福利彩票对上述各种类型彩票的奖项设置的数据以及奖金额度的设定(见附表1)并通过向量的标准化得到各种因素的标准值,利用层次分析软件对大量的数据进行了处理. 然后分别得出“传统型”和“乐透型”的彩票优选方案.本论文共包含四个章节:第一章引言介绍了层次分析法的发展历史和国内外的研究状况以及其应用前景,第二章对彩票的类别进行介绍,主要分为传统型和乐透型两种类型,并且对上述的两种的彩
11、票类别的概率计算并进行结果分析,第三章开始利用层次分析法来建立彩票优选模型,通过构造合理度来对29种彩票发行方案进行合理计算,最终得到最优化结果,第四章是在前三章的基础上综合各方面的因素对彩票优选方案进行总结和展望. 第二章 对“传统型”和“乐透型”彩票分析2.1 “传统型”彩票传统型彩票是利用电脑销售的传统型彩票,即由各销售点用电脑售票、打印票并将销售数据通过通讯线路传至中心机房进行集中管理,统一玩法、统一摇奖、统一兑奖,但各销售终端机必须做到单机不重号、是计算机技术进入彩票业的结果,它仍属于被动性彩票.“传统型”彩票采用“10选6+1”方案:先从6组0-9号球中摇出6个基本号码,每组摇出一
12、个,然后从0-4号球中摇出一个特别号码,构成中奖号码.根据每注号码与中奖号码相符个数多少及顺序确定中奖等级. 以中奖号码“abcdef+g”为例说明中奖等级,见下表1.2.1.1 “传统型”彩票的中奖状态 表1 传统型10选6+1中奖等级中奖状态备注一等奖abcdefg选7中6+1二等奖abcdef选7中6 三等奖abcde,bcdef选7中5 四等奖abcd,bcde,acdef,cdef,abcdf选7中4五等奖abc,bcd,cde,def,abce,abcf, bcdf,acde,adef,bdef, abdef,abcef选7中3六等奖ab,bc,cd,de,ef,abd,abef,
13、abf,bce,bcf,acd,cdf,ade,bde,cef,aef,bef,abdf,abde,bcef,acdf,acef,abe选7中2注1:表中的表示所选号码不是中奖号码. 2:表中的字母表示所选号码是中奖号码.2.1.2“传统型”彩票的中奖概率设1-6等奖的概率分别表示为,例如状态为xbcdxf下的概率为.因此1-6等奖的概率计算如下:; ; ; ; .2.2“乐透型”彩票乐透3一词源于意大利文Lotto的音译,原意为“分享”,乐透型彩票一般需要建立计算机销售网络,通过销售终端售票,购买者在规定的数字范围内(如1-40),自己选择或计算机随机选择几个数字(如6个),发行机构以定期摇
14、奖的形式确定中奖号码,通过新闻媒体公布.乐透型彩票的购票人可自选购票金额,趣味性强,每周在固定时间开奖,吸引购票者定期购票,且返奖率、中奖面随机浮动,没有硬性控制,大奖金额高,先购票后抽奖的方式使每张票的中奖机率均等,保证了购票人的权益.2.2.1 “乐透型”彩票的中奖状态表2 乐透型彩票中奖状态图中 奖等 级33选7(7/33)单项型36选6+1(6+1/36)复合型基本号码 特别号码说 明基本号码 特别号码说 明一等奖 选7中(7) 选7中(6+1)二等奖 选7中(6+1) 选7中(6)三等奖选7中(6) 选7中(5+1)四等奖 选7中(5+1) 选7中(5)五等奖选7中(5) 选7中(4
15、+1)六等奖 选7中(4+1) 选7中(4)七等奖选7中(4) 选7中(3+1)2.2.2“单项型”彩票的中奖概率计算我们建立一个摸球模型:假设袋子里有个球 ,其中有个红球 ,1个黄球和 个白球. 设红球为中奖号码,黄球为特别号码,白球为其他号码. 于是,每一注彩票就相当于一次从袋子中摸出个球来,如果摸出个红球,即为一等奖;摸出个红球、1个黄球,即为二等奖;摸出个红球、1个白球,即为三等奖;摸出个红球、1个黄球、1个白球,即为四等奖;摸出个红球、2个白球,即为五等奖;摸出个红球、1个黄球、2个白球,为六等奖;摸出个红球、3个白球,为七等奖,由于抽取的奖号不可重复,因此问题简化为摸球试验是不放回
16、的,即一次从口袋里抽出个球.根据以上简化的假设和摸球模型,由组合计算公式,可以计算出各个奖项等级的中奖的概率分别为:一等奖:; 二等奖:;三等奖:; 四等奖:;五等奖:; 六等奖:;七等奖:.2.2.3“复合型”彩票的中奖概率计算假设从个号码的球中摇出个基本号码,再从个号码的球中摇出1个特别号码,各个号码都不可重复. 彩民要从个号码中选取个号码,游戏规则是根据彩民的选号与中奖号码相符的个数评判出彩民的中奖等级,但是复合型彩票与单项型彩票最大的区别是彩民选号时特别号码要单独选取,即与个号码分开选,并且彩民在特别号码与基本号码的选取中,可能出现交叉情形.在计算概率时,同样可以建立摸球试验:一个口袋
17、中装有个球,其中有个红球(基本号码),1个黄球(特别号码),个白球(非中奖号),从口袋中一次摸出个球,再从剩余个球中摸出1个球(决定特别号码),因此样本空间总数为.而各个奖项等级的可能状态数的计算根据组合原理得到,举例如下: 三等奖的状态为,样本空间总数为,该状态的所有可能数理解为从6个红球中取5个、1个黄球中取1个、剩余的29个白球中取1个白球的取法,共有种取法,因此其概率为:.同理分析,通过归纳分析,可以计算各个等级下的概率:一等奖: ; 二等奖: ;三等奖: ; 四等奖: ;五等奖: ; 六等奖: ;七等奖:.2.2.4 结果分析由以上的分析,即可以计算得到29种不同方案的各个奖项的中奖
18、概率及中奖概率和见附表二.对附表二结果进行分析,奖项等级越高,其获奖的概率就越小,即中大奖的几率最小.而每个方案的概率和就代表了中奖面. 这个值越大就表明中奖面越宽;反之,中奖面就会越窄,各个不同等级奖项的设置和中奖面的大小直接影响着彩民的购买彩票的情况. 另外,由于我们在假设里面已经约定了各个不同方案均是在公正公平的原则下实施,而且彩民购买和对奖的方便程度相同. 因此,彩票对于彩民的吸引力就主要表现在中高奖的概率、高奖的金额以及中奖概率总和.据此,我们对于衡量各个不同方案的合理度建立模型,合理度作为目标函数,其他的有效因素都是变量.第三章 层次分析法及其在彩票发行中的应用3.1 层次分析法基
19、本步棸(1)建立层次结构模型在深入分析实际问题的基础上,将相关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次,同一层的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响,同时又支配下一层的因素或受到下层因素的作用.最上层为目标层,通常只有一个因素,最下层通常为方案层或对象层,中间可以有一个或几个层次,通常为准则层或指标层.当准则过多时(譬如多于9个)应进一步分解出子准则层. (2)构造成对比较阵从层次结构模型的第二层开始,对于从属于上一层每个因素的同一层各因素,用成对比较法和19比较尺度构造成对比较阵,直到最下层. (3)计算权向量并作一致性检验对于每一个成对比较阵对其计算最大特征根及对应特征向量,利
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