數學建模 層次分析法AHP

2021-06-28 14:11:11 字數 2043 閱讀 8742



層次分析法

層次分析法(

analytichierarchy process

,簡稱ahp

)是將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次,在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。該方法是美國運籌學家匹茨堡大學教授薩蒂於

20世紀

70年代初,在為美國國防部研究

"根據各個工業部門對國家福利的貢獻大小而進行電力分配

"課題時,應用網路系統理論和多目標綜合評價方法,提出的一種層次權重決策分析方法。

沒有具體的資料可分析,而是對於抽象的問題進行比較分析哪乙個解決方案更合理。

四個步驟進行:(i

)建立遞階層次結構模型;(ii

)構造出各層次中的所有判斷矩陣;

(iii

)層次單排序及一致性檢驗;(iv

)層次總排序及一致性檢驗。

分為三類:(i

)最高層:這一層次中只有乙個元素,一般它是分析問題的預定目標或理想結果,因此也稱為目標層。即a

(ii)中間層:這一層次中包含了為實現目標所涉及的中間環節,它可以由若干個層次組成,包括所需考慮的準則、子準則,因此也稱為準則層。即b1

、b2、b3

、b4、……(

iii)最底層:這一層次包括了為實現目標可供選擇的各種措施、決策方案等,因此也稱為措施層或方案層。即c1、

c2、c3、……

取兩個因子bi和

bj,以

aij表示bi和

bj對a的影響大小之比,全部比較結果用矩陣

a=(aij)n*n

表示,稱

a為成對比較判斷矩陣(簡稱判斷矩陣)。容易看出,若bi與

bj對a的影響之比為

aij,則bj與

bi對a的影響之比應為

aij的倒數。

定義1  

若矩陣a=(aij)n*n滿足(

i)aij>0

,(ii

)aji=1/aij(i,j=1,2,…,n)

則稱之為正互反矩陣(易見

aii=1,i=1,…,n)。

關於如何確定

aij的值,

saaty

等建議引用數字

1~9及其倒數作為標度。下表列出了

1~9標度的含義:

一般地作

n(n-1)/2

次兩兩判斷是必要的。有人認為把所有元素都和某個元素比較,即只作

n-1個比較就可以了。這種作法的弊病在於,任何乙個判斷的失誤均可導致不合理的排序,而個別判斷的失誤對於難以定量的系統往往是難以避免的。進行

n(n-1)/2

次比較可以提供更多的資訊,通過各種不同角度的反覆比較,從而匯出乙個合理的排序。

對每個矩陣進行一致性檢驗

最大特徵根、特徵向量(即每一項的權重)

ci=最大特徵根

/(n-1)n

為矩陣維數

ri 查表

cr=ci/ri

如果小於

0.1一致性檢驗

ok合格

總的cr=

總的ci/

總的ri

如果小於

0.1一致性檢驗

ok合格

若一致性檢驗合格,則每個矩陣特徵向量的元素即是對應的權重。

例子:假期旅遊有

3個旅遊方案c1、

c2、c3,請確定乙個最佳旅遊方案。

目標層:選擇旅遊方案

準則層:

b1 景色、

b2 費用、

b3 居住、

b4 飲食、

b5 旅途、

b6 人文

方案層:c1、

c2、c3

確定判斷矩陣,如圖

第乙個判斷矩陣很好理解,就是bi和

bj對因素

a的影響大小之比。之後的判斷矩陣,是ci和

cj對因素

bk的影響大小之比。

如果總的

cr小於

0.1,則一致性檢驗合格,得到

a矩陣的特徵向量,其元素即是

3個方案的權重。

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