ahp層次分析法簡(jiǎn)單例子層次分析法判斷矩陣
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1、最新ahp層次分析法簡(jiǎn)單例子 [層次分析法判斷矩陣] 層次分析法判斷矩陣程序先確定判斷矩陣;然后用以下程序就好了:%層次分析法的matlab程序 %%%%diertimoxingyiclc,cleardisp(輸入判斷矩陣);% 在屏幕顯示這句話A=input(A=);% 從屏幕接收判斷矩陣[n,n]=size(A);% 計(jì)算A的維度,這里是方陣,這么寫(xiě)不太好x=ones(n,100);% x為n行100列全1的矩陣y=ones(n,100);% y同xm=zeros(1,100);% m為1行100列全0的向量m(1)=max(x(:,1));% x第一列中最大的值賦給m的第一個(gè)分
2、量y(:,1)=x(:,1);% x的第一列賦予y的第一列x(:,2)=A*y(:,1);% x的第二列為矩陣A*y(:,1)m(2)=max(x(:,2));% x第二列中最大的值賦給m的第二個(gè)分量y(:,2)=x(:,2)/m(2);% x的第二列除以m(2)后賦給y的第二列p=0.0001;i=2;k=abs(m(2)-m(1));% 初始化p,i,k為m(2)-m(1)的絕對(duì)值 while kp% 當(dāng)kp是執(zhí)行循環(huán)體i=i+1;% i自加1x(:,i)=A*y(:,i-1);% x的第i列等于A*y的第i-1列m(i)=max(x(:,i));% m的第i個(gè)分量等于x第i列中最大的值
3、y(:,i)=x(:,i)/m(i);% y的第i列等于x的第i列除以m的第i個(gè)分量k=abs(m(i)-m(i-1));% k等于m(i)-m(i-1)的絕對(duì)值enda=sum(y(:,i));% y的第i列的和賦予aw=y(:,i)/a;% y的第i列除以at=m(i);% m的第i個(gè)分量賦給tdisp(權(quán)向量:);disp(w);% 顯示權(quán)向量wdisp(最大特征值:);disp(t);% 顯示最大特征值t %以下是一致性檢驗(yàn)CI=(t-n)/(n-1);% t-維度再除以維度-1的值賦給CIRI=[0 0 0.52 0.89 1.12 1.26 1.36 1.41 1.46 1.49
4、1.52 1.54 1.56 1.58 1.59];% 計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)CR=CI/RI(n);% 計(jì)算一致性 if CR<0.10disp(此矩陣的一致性可以接受!); disp(CI=);disp(CI);disp(CR=);disp(CR);elsedisp(此矩陣的一致性不可以接受!); end 層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題y763586分類號(hào)密級(jí)學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題(題名和副題名)儲(chǔ)敏(作省姓名)指導(dǎo)教師姓名肖偉教授申請(qǐng)學(xué)11奇:級(jí)別亟論文提交El期±專業(yè)名稱廛旦鏨堂2QQ5:6論文答辯日期學(xué)位授予單能和日期壹室墨三叁望答辯委員會(huì)主席評(píng)闊人2005年6月日
5、注1:注明《國(guó)際十進(jìn)分類法uDc》的分類號(hào)。摘要在定性問(wèn)題的決策中,AHP是一種優(yōu)秀的方法,其基礎(chǔ)是對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的兩兩比較,并用比較結(jié)果構(gòu)造判斷矩陣,而這些都依賴于決策者選用的偏好關(guān)系。常采用的偏好關(guān)系有Saaty的基于“商”的偏好關(guān)系以及模糊偏好關(guān)系,相應(yīng)構(gòu)造的判斷矩陣分別為正互反判斷矩陣和模糊互補(bǔ)判斷矩陣。本文首先對(duì)SaatyAHP的幾種常見(jiàn)標(biāo)度進(jìn)行了比較分析,然后對(duì)正互反判斷矩陣及模糊互補(bǔ)判斷矩陣的權(quán)重計(jì)算方法進(jìn)行了歸納和總結(jié);最后,本文提出了一種新的偏好關(guān)系,即基于“差”的偏好關(guān)系,從而將反對(duì)稱矩陣引入層次分析法,接著對(duì)新型偏好關(guān)系下判斷矩陣的構(gòu)造、一致性的定義與性質(zhì)以及權(quán)重的計(jì)算方法做
6、了初步的研究,最后用算例說(shuō)明了新方法的應(yīng)用,并做了相應(yīng)的比較分析,結(jié)果表明采用基于“差”的偏好關(guān)系構(gòu)造反對(duì)稱矩陣拓展了AHP的應(yīng)用范圍,有一定的理論和應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞:層次分析法;標(biāo)度:判斷矩陣;一致性;權(quán)重向量AbstractThebasisofAHPisjudgementmatrix,generallyincludingAHPonjudgementmatrixandfuzzyreciprocalmatrix,whichrelySaatypreferencerelationandfuzzyseveralfamiliarratioscalesofpreferencerelationrespec
7、tively.ThispapercomparedSaatyAHPfirstly;andthen,commonmethodsforcomputingpriorityvectorfromfuzzyreciprocalmatrixweresummarized.Inchapter3,theAHPjudgmentmatrixpaperproposedaandnewkindofpreferencerelation,i.e.distancepreferencerelation;followedthis,ascaleWaSintroducedforconstructingantisymmetricmatrix
8、,andvectorconsistencyofthematrixWaSdefined,threemethodsforcomputingprioritywerestudied;Attheend,twoexampleswereusedtodemonstratetheapplicationof也euewmethod,andtheyshowedthattheintroductionofantisymmetricmatrixAHPiSeffectivetoandValuable.Keywords:Analytichierarchyprocess;Ratioscale;JudgementmatrixCon
9、sistencyPriorityvectory76358S聲明本學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的研究成果,盡我所知,在本學(xué)位論文中,除了加以標(biāo)注和致謝的部分外,不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果,也不包含我為獲得任何教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同事對(duì)本學(xué)位論文做出的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明。研究生簽名:/『i彩參cl砂。廠年∥月夕。日學(xué)位論文使用授權(quán)聲明南京理工大學(xué)有權(quán)保存本學(xué)位論文的電子和紙質(zhì)文檔,可以借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容,可以向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交并授權(quán)其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。對(duì)于保密論文,按保密的有關(guān)規(guī)定和程序處
10、理。研究生簽名:{彗叢少,廠年占月夕。日南京理工大學(xué)碩二|=學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題第一章概論§l層次分析法概述美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty于70年代提出AnalyticHierarchyProcess(AHP),它是對(duì)方案的多指標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行分析的一種層次化、結(jié)構(gòu)化決策方法,它采用數(shù)學(xué)方法將哲學(xué)上的分解與綜合思維過(guò)程進(jìn)行了描述,從而建立決策過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,具有適用性、簡(jiǎn)潔性、有效性和系統(tǒng)性等特點(diǎn)。作為規(guī)劃、決策和評(píng)價(jià)工具,AHP自問(wèn)世以來(lái),已在世界各地得到迅速普及和推廣,取得了大量的研究成果。AHP的第一步工作是建立層次結(jié)構(gòu),本文只就單層AHP中的部分問(wèn)題進(jìn)行討論。1.1層次分析
11、法1.1.1構(gòu)造判斷矩陣層次分析法的一個(gè)重要特點(diǎn)就是用兩兩重要性程度之比的形式表示出兩個(gè)方案的相應(yīng)重要性程度等級(jí)。如對(duì)菜一準(zhǔn)則,對(duì)其下的n個(gè)方案進(jìn)行兩兩對(duì)比,并按其重要性程度評(píng)定等級(jí)。記a。為第i和第j方案的重要性之比,表1.1列出Saaty給出的9個(gè)重要性等級(jí)及其賦值。x.比焉極端重要9強(qiáng)烈重要7明顯重要5稍微重要3同樣重要1l量化值表1.19比例標(biāo)度表按兩兩比較結(jié)果構(gòu)成的矩陣A2(臼l『)。。。,稱作判斷矩陣。易見(jiàn)%>o,a,i=1且嘶=1/ai(i,j=1,2,…,n),即A為正互反矩陣。1.1.2計(jì)算權(quán)重向量【2A51為了從判斷矩陣中提煉出有用的信息,達(dá)到對(duì)事物的規(guī)律性認(rèn)識(shí),為決策科學(xué)
12、提供科學(xué)依據(jù),就需要計(jì)算判斷矩陣的權(quán)重向量。定義1?1判斷矩陣A_(aij)…,如對(duì)Vi,j,k=1,2,…,n,成立%2a+aⅫ,則稱A滿足一致性,并稱A為一致性矩陣。定理1.1一致性矩陣A具有下列簡(jiǎn)單性質(zhì):(1)rank(A)21,且存在唯一的非零特征值五。。=n,其規(guī)范化特征向量w2(wl,W2,…,W行)1叫做權(quán)重向量,Ka口2w/Wj;南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題(2)A的列向量之和經(jīng)規(guī)范化后的向量,就是權(quán)重向量;(3)A的任一列向量經(jīng)規(guī)范化后的向量,就是權(quán)重向量;(4)對(duì)A的全部列向量求每一分量的幾何平均,再規(guī)范化后的向量,就是權(quán)重向量。根據(jù)上述定理中的性
13、質(zhì)(2)和(4)即得到判斷矩陣滿足一致性的條件下求取權(quán)值的方法,分別稱為和法和根法。而當(dāng)判斷矩陣不滿足一致性時(shí),用和法和根法計(jì)算權(quán)重向量則很不精確。特征向量法是AHP的~種基本方法,Perron定理為特征向量法奠定了理論基礎(chǔ)。定理1.2(Perron)成立:記A=(口f,)√M>o為正矩陣,P(A)為其譜半徑,則下列論斷(1)A的最大特征值旯m戡存在、唯一,且五。。=P(A);(2)與兄。。對(duì)應(yīng)的規(guī)范化特征向量w=(W1,W2,…,wH)7為正向量,即w中每個(gè)元素似>O。因此,對(duì)于構(gòu)造出的判斷矩陣,就可以求出最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量,然后規(guī)范化作為權(quán)值。1.1.3一致性檢驗(yàn)‘2】在實(shí)際應(yīng)用過(guò)
14、程中,由于專家在進(jìn)行兩兩比較時(shí)的價(jià)值取向和定級(jí)技巧以及重要性等級(jí)賦值的非等比性,當(dāng)判斷矩陣的階數(shù)n>2時(shí),通常難于構(gòu)造出滿足一致性的矩陣來(lái)。但判斷矩陣偏離一致性條件又應(yīng)有一個(gè)度,為此,必須對(duì)判斷矩陣是否可接受進(jìn)行鑒別,這就是一致性檢驗(yàn)的內(nèi)涵。定理1?3設(shè)A。。是正互反矩陣A2(口l,)…的最大特征值,則必有五…≥n,其中,等式當(dāng)且僅當(dāng)A為一致性矩陣時(shí)成立。應(yīng)用上面的定理,則可以根據(jù)兄。。。2n是否成立來(lái)檢驗(yàn)矩陣的一致性,如果五。,比n大得越多,則A的非一致性程度就越嚴(yán)重。因此,定義一致性指標(biāo)rT一以mx一/,7“。磊二i一和平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI,見(jiàn)表1.2。南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法
15、中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題l矩陣階數(shù)34cI樣本均值(RI)0.51490.89311.11851.24941.34501.4200矩陣階數(shù)9lO111213cI樣本均值(RI)1.4616148745671.51561.54051.5583f8表1.2平均隨機(jī)一致性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值Saaty建議取一致性指標(biāo)(cI)對(duì)隨機(jī)一致性指標(biāo)值(RI)之比,作為一致性檢驗(yàn)判別式,并稱作一致性比率(簡(jiǎn)記為cR),即cR:旦砒如果CR<O.1,則認(rèn)為該判斷矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)。可見(jiàn),AHP方法不僅原理簡(jiǎn)單,而且具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ),是定量與定性方法相結(jié)合的優(yōu)秀的決策方法。1.2層次分析法研究的意義㈣“簡(jiǎn)單就是美”。由于AH
16、P給人們決策提供了簡(jiǎn)單的層次框架和方法,同時(shí)它又蘊(yùn)涵著深刻的決策心理機(jī)制和決策效用機(jī)制,因而這一簡(jiǎn)單而又深?yuàn)W的理論進(jìn)行研究具有重要的意義。(1)理論意義集數(shù)學(xué)方法、層次結(jié)構(gòu)、試驗(yàn)心理學(xué)和比較權(quán)衡分析于一體的AttP,無(wú)疑具有十分豐富的內(nèi)涵,可以給我們提供廣闊的研究空間,并使AHP的研究可以集眾學(xué)科之大成,同時(shí)也可以進(jìn)一步促進(jìn)眾多學(xué)科的發(fā)展,尤其是,由于AHP在決策科學(xué)中占有重要的地位,對(duì)它的深入研究有益揭示決策的本質(zhì)。(2)心理學(xué)意義AHP本身就是建立在試驗(yàn)心理學(xué)之上的,而它的作用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了試驗(yàn)心理學(xué)的范疇,隨著人們對(duì)AHP研究的進(jìn)一步深入,人們?cè)诙聪ぃ粒龋兄行睦頇C(jī)制的基礎(chǔ)上,提出了更貼近人
17、的決策心理的不確定AHP方法等,可以相信,AHP的研究與心理學(xué)的發(fā)展使相互促進(jìn)的。(3)應(yīng)用意義客觀事物的復(fù)雜性和多樣性給我們的應(yīng)用研究提供了極其廣闊的領(lǐng)域,在豐富了相關(guān)領(lǐng)域研究成果的同時(shí),也對(duì)AHP的適用范圍和條件有更深刻的認(rèn)識(shí)和了解,可以為AHP的進(jìn)一步研究與應(yīng)用提供指導(dǎo)。3南京理工大學(xué)碩上學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造蠼題可以看出,AHP在具有簡(jiǎn)單表現(xiàn)形式的同時(shí),有著深刻的理論內(nèi)容:簡(jiǎn)單的表現(xiàn)形式使得層次分析法有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,深刻的理論內(nèi)容奠定了它在多準(zhǔn)則決策領(lǐng)域中的地位:從而對(duì)層次分析法進(jìn)行研究有著重要的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值?!欤矄?wèn)題的引入及本文工作概要由于寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域及巨大的
18、應(yīng)用價(jià)值,AHP理論仍在繼續(xù)發(fā)展著;二十多年對(duì)AHP的研究和應(yīng)用使得它己發(fā)展成一棵枝繁葉茂的大樹(shù),在應(yīng)用AttP時(shí),不同的階段有多種不同的方法。然而,方法的多樣性一方面給決策者提供了選擇的方便和自由,另一方面也增加了決策者做出正確選擇的困難;而且,近年來(lái)AHP成果豐富,但缺乏系統(tǒng)的最新總結(jié),已有成果沒(méi)有得到很好的推廣,重復(fù)研究也時(shí)有出現(xiàn);何況,盡管AHP模型在理論上有著精巧的構(gòu)思及嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明,但在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中經(jīng)常遇到諸如如何使標(biāo)度選擇、判斷矩陣權(quán)重計(jì)算更合理等同題,這些同題無(wú)一定的模式可遵循,且直接影響著評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度和準(zhǔn)確性。正因?yàn)槿绱?,?duì)AHP進(jìn)行綜述研究,并在總結(jié)的同時(shí)提出新的理
19、論顯得尤為重要。不僅如此,上面介紹的AHP基于“商”偏好關(guān)系,構(gòu)造正互反判斷矩陣,在此之后研究人員提出了模糊偏好關(guān)系,并構(gòu)造模糊互補(bǔ)判斷矩陣,這將在第二章的權(quán)重計(jì)算中介紹;那么除已有的兩種偏好關(guān)系之外有沒(méi)有其它的偏好關(guān)系可用于構(gòu)造判斷矩陣?正是基于這樣的思想,本文首次提出了基于“差”的偏好關(guān)系。本文的主要工作有:(1)概括了AHP的主要研究方向,理清了AIIP發(fā)展的脈絡(luò),對(duì)后續(xù)研究有啟發(fā)意義;(2)對(duì)SaatyAHP的幾種常見(jiàn)標(biāo)度進(jìn)行了比較分析,并指出了應(yīng)用的范圍;(3)就正互反判斷矩陣和模糊互補(bǔ)判斷矩陣的計(jì)算權(quán)重的方法做了總結(jié);(4)提出一種新的偏好關(guān)系,即基于“差”的偏好關(guān)系,將反對(duì)稱矩陣
20、引入AHP方法,用以構(gòu)造判斷矩陣,并就矩陣的構(gòu)造、一致性的定義和性質(zhì)以及權(quán)重的計(jì)算方法進(jìn)行了初步研究,最后用算例說(shuō)明了方法的應(yīng)用,并做了比較分析。南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題第二章AHP的標(biāo)度系統(tǒng)及權(quán)重向量的計(jì)算§1層次分析法研究迸展簡(jiǎn)述美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty于70年代提出AHP方法,它是對(duì)方案多個(gè)指標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行分析的一種層次化、結(jié)構(gòu)化決策方法,它采用數(shù)學(xué)方法將哲學(xué)上的分解與綜合思維過(guò)程進(jìn)行了描述,從而建立決策過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。層次分析法的提出,為求解多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無(wú)結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問(wèn)題提供了一種簡(jiǎn)便的方法,它有著適用性、簡(jiǎn)潔性、有效性和系統(tǒng)性等特點(diǎn),因而在提
21、出后的二十多年的時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展;而與此同時(shí),研究人員和工程人員在研究及應(yīng)用AHP的過(guò)程中,又發(fā)現(xiàn)了AHP方法的諸多不盡人意之處,但也正是因?yàn)檫@些缺點(diǎn)和不足促成了許多新的研究熱點(diǎn)。這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在:(1)標(biāo)度問(wèn)題構(gòu)造判斷矩陣是應(yīng)用層次分析法的基礎(chǔ)性工作,AHP為了表示兩事物相對(duì)權(quán)重的對(duì)比,用標(biāo)度來(lái)量化判斷語(yǔ)言,因而選擇標(biāo)度是構(gòu)造判斷矩陣的前提,是決策正確性的基礎(chǔ):一般情況采用1~9標(biāo)度,這主要來(lái)源于心理學(xué)試驗(yàn)以及Miller【61的工作。但實(shí)踐證明,1~9標(biāo)度是較粗略的。對(duì)于具體的決策問(wèn)題,決策者往往難以準(zhǔn)確給出兩個(gè)對(duì)象的重要性程度之比,特別是難以適應(yīng)決策層次中單層含有較多對(duì)象的
22、決策問(wèn)題,也不符合人們?cè)趦蓛蓪?duì)象比較中常采取的“三七開(kāi)”、“--)t.開(kāi)”等方式,這說(shuō)明Saaty提出的評(píng)價(jià)標(biāo)度系統(tǒng)與人們頭腦中的實(shí)際標(biāo)度系統(tǒng)并不一致,從而可能導(dǎo)致排序上的錯(cuò)誤結(jié)論。因而標(biāo)度問(wèn)題一直是學(xué)者研究的焦點(diǎn)之一,如何改進(jìn)已有的標(biāo)度或提出新的標(biāo)度是國(guó)內(nèi)學(xué)者常走的兩條線路;1988年左軍川針對(duì)用Saaty的1~9標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣時(shí)的困難,提出了O~2標(biāo)度法;徐澤水日’91在O~2三標(biāo)度法的基礎(chǔ)上又提出了一1~l三標(biāo)度法和一2~2五標(biāo)度法;為了改善1~9標(biāo)度法的精度,舒康等m1提出了指數(shù)標(biāo)度法,汪浩等|l”提出了9/9~9/1和10/10~18/2分?jǐn)?shù)標(biāo)度法,侯岳衡m1等在舒康等的指數(shù)標(biāo)度
23、法基礎(chǔ)上提出了9“9~9”9指數(shù)標(biāo)度法等,這些將在第二節(jié)給出討論和比較。(2)權(quán)重的計(jì)算問(wèn)題權(quán)重計(jì)算是AHP的重要步驟之一,在構(gòu)造了判斷矩陣之后,如何通過(guò)判斷矩陣求取權(quán)值以達(dá)到評(píng)價(jià)的目的呢?Saaty通過(guò)求取最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量而得到權(quán)值,但是,實(shí)踐證明,這個(gè)方法雖然簡(jiǎn)單,卻也有其不足,因而求取權(quán)值是AHP方法研究的又一熱點(diǎn)。南京理工大學(xué)碩J二學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題(3)判斷矩陣元素的改進(jìn)AHP在受到廣泛歡迎的同時(shí),也受到了許多批評(píng),其中之一就是:在構(gòu)造判斷矩陣時(shí)指派l~9間整數(shù)及其倒數(shù)的標(biāo)度時(shí)沒(méi)有考慮人的判斷的Fuzzy性。有人指出,AHP在方案兩兩比較重要性的賦值時(shí)只考
24、慮了人的判斷的兩種可能的極端情況:以隸屬度l選擇某個(gè)標(biāo)度值,同時(shí)又以隸屬度1否定其它標(biāo)度值。這一批評(píng)不無(wú)道理,因?yàn)檫@對(duì)更客觀地表現(xiàn)人的思維判斷以及事物本身的復(fù)雜性來(lái)說(shuō),不能說(shuō)是沒(méi)有缺陷的。因此,當(dāng)用精確數(shù)字構(gòu)造的判斷矩陣不能滿足要求、不能準(zhǔn)確反映決策者的偏好關(guān)系的時(shí)候,如何準(zhǔn)確反應(yīng)這種偏好關(guān)系就成了AHP的主要問(wèn)題。一九八三年荷蘭學(xué)者VanLoarhoven提出了用三角模糊數(shù)表示Fuzzy比較判斷的方法【1”,它假定用三角Fuzzy數(shù)來(lái)表示方案兩兩重要性的比較判斷,這給運(yùn)算帶來(lái)了不少方便,并從此成為了AHP方法研究的一個(gè)新的分支,許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)模糊環(huán)境下的判斷矩陣的構(gòu)造、權(quán)重的計(jì)算、一致性檢
25、驗(yàn)等多方面進(jìn)行了研究和討論。[14-20l圖2.1層次分柝法簡(jiǎn)表傳統(tǒng)的AHP用一個(gè)確定的數(shù)表示判斷,當(dāng)問(wèn)題比較復(fù)雜、敏感、信息不全、決策方案不足以全面反映決策環(huán)境,或者專家對(duì)方案的了解不夠全面、確切時(shí),人的判斷就具有多種可能,無(wú)法指出一個(gè)確定的數(shù)值表達(dá)兩兩比較中的重要程度,一般稱為南京理工火學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題判斷具有不確定性。用模糊數(shù)表示方案兩兩重要性的比較判斷是解決這一問(wèn)題的有效途徑,不僅如此,有的研究人員將區(qū)間數(shù)121-241、可拓集Ⅲ1引入AHP,都是對(duì)層次分析法的有效拓展。在以上列出的幾個(gè)問(wèn)題之外,還有一致性闖題、保序性問(wèn)題、群體決策問(wèn)題以及殘缺判斷矩陣等問(wèn)題
26、,這些都是以“商”偏好關(guān)系為基礎(chǔ),也就是說(shuō),它們的基礎(chǔ)是正互反判斷矩陣;在AHP的發(fā)展過(guò)程中,研究人員又提出了模糊偏好關(guān)系,即構(gòu)造模糊互補(bǔ)判斷矩陣;那么,除已有的兩種偏好關(guān)系之外,是否還有其它的偏好關(guān)系?是否可以考慮兩兩之間的重要性程度之差呢?如果可以,是否可以由此構(gòu)造判斷矩陣、求取權(quán)值以達(dá)到?jīng)Q策的目的呢?這將在后文得到解答??傮w來(lái)說(shuō),理論的發(fā)展源于需要的驅(qū)動(dòng),由于其獨(dú)具的優(yōu)點(diǎn)及廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域,層次分析法得到了深入的研究,正不斷趨于完善?!欤玻危桑械臉?biāo)度系統(tǒng)SaatyAHP的基礎(chǔ)工作是構(gòu)造判斷矩陣,而在進(jìn)行兩兩比較時(shí)該如何量化決策者的感覺(jué),即如何更準(zhǔn)確地反映評(píng)價(jià)對(duì)象間的重要性之比?這是構(gòu)造判斷
27、矩陣的關(guān)鍵。在創(chuàng)立NIP之初,Saaty用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1~9分制得到的結(jié)果與光照度定律一致,而又由于1956年Miller[61認(rèn)為人們?cè)谔幚硎挛飼r(shí),同時(shí)處理的對(duì)象不能超過(guò)9個(gè),從而AHP采用了i~9標(biāo)度。但正如上文所說(shuō),實(shí)踐證明1"--9標(biāo)度是較粗略的。對(duì)于具體的決策問(wèn)題,決策者往往難以準(zhǔn)確給出兩個(gè)對(duì)象的重要性程度之比,特別是含有較多對(duì)象的時(shí)候,也不符合人們?cè)趦蓛蓪?duì)象比較中常采取的“三七開(kāi)”、“二八開(kāi)”等方式,這說(shuō)明Saaty提出的評(píng)價(jià)標(biāo)度系統(tǒng)與人們頭腦中的實(shí)際標(biāo)度系統(tǒng)并不一致,而且在應(yīng)用時(shí)也存在困難,從而可能導(dǎo)致排序上的錯(cuò)誤結(jié)論。因而,標(biāo)度問(wèn)題一直是學(xué)者研究的焦點(diǎn)之一,到目前為止,人們已提出了
28、近十種標(biāo)度,如O~2標(biāo)度法、一l~1三標(biāo)度法、一2~2五標(biāo)度法、9/9~9/1和10/10~18/2分?jǐn)?shù)標(biāo)度法、指數(shù)標(biāo)度法等。對(duì)標(biāo)度問(wèn)題的研究,國(guó)內(nèi)外學(xué)者所做的工作基本上是沿著以下兩條路線:一種方法是通過(guò)給出新標(biāo)度,力圖使決策者能更容易地填寫(xiě)比較矩陣,然后用某種變換將比較矩陣變換成Saaty的1~9標(biāo)度法下的判斷矩陣,如三標(biāo)度法和五標(biāo)度法;另一種方法是利用給出的新標(biāo)度直接構(gòu)造判斷矩陣,以期改善判斷矩陣的一致性,如各種指數(shù)標(biāo)度法和分?jǐn)?shù)標(biāo)度法。然而,對(duì)于同一個(gè)決策問(wèn)題,運(yùn)用不同的標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣,有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的方案排序,從而影響了決策的可信度。那么,應(yīng)用AHP時(shí),面對(duì)如此眾多的標(biāo)度法,該如何選
29、擇呢?許多研究人員對(duì)此進(jìn)行了深入的探討,他們一方面不斷提出新的標(biāo)7南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題度,一方面對(duì)各種標(biāo)度進(jìn)行綜合比較,以期為應(yīng)用AHP提供方便。2.1已有的比較較早的比較有駱正清【261在1993年對(duì)左軍的三標(biāo)度法和Saaty的1~9標(biāo)度法的比較,結(jié)論是:在單一準(zhǔn)則下,三標(biāo)度法和Saaty的1~9標(biāo)度法~樣,能夠保序,但其精度不如后者;汪浩[111對(duì)1~9標(biāo)度及9/9~9/1和10/10~18/2分?jǐn)?shù)標(biāo)度法的比較,其結(jié)論是:當(dāng)語(yǔ)言一致時(shí),9/9~9/l標(biāo)度的~致性最好,10/lO~18/2標(biāo)度次之,1~9標(biāo)度的性能最差:此外,駱正清㈣、徐澤水1281等分別對(duì)
30、常見(jiàn)的四種標(biāo)度1~9標(biāo)度、9/9~9/i標(biāo)度、10/i0~18/2標(biāo)度和指數(shù)標(biāo)度進(jìn)行了比較。他們所采用比較的方法略有不同,駱正清提出了用傈序性、一致性、標(biāo)度均勻性、標(biāo)度可記憶性、標(biāo)度可感知性、標(biāo)度權(quán)重?cái)M合性等標(biāo)準(zhǔn),綜合比較層次分析法中的不同標(biāo)度,并得出結(jié)論:對(duì)單一準(zhǔn)則下的排序,各種標(biāo)度法都具有保序性,建議使用1~9標(biāo)度,對(duì)精度要求較高的多準(zhǔn)則下的排序問(wèn)題,建議使用指數(shù)標(biāo)度;而徐澤水則從一致性指標(biāo)、最大偏差值、均方差等方面進(jìn)行比較,他認(rèn)為:0/10~18/2標(biāo)度的性能最好,最適宜于精確的權(quán)值計(jì)算且能得到較為合理的結(jié)果;另外,MalcolmBeyon[”1從權(quán)重分布的角度對(duì)幾種常見(jiàn)標(biāo)度進(jìn)行了比較分
31、析。通過(guò)對(duì)不同學(xué)者所作的比較研究可以發(fā)現(xiàn),一般認(rèn)為1~9標(biāo)度的內(nèi)在邏輯關(guān)系存在明顯的不合理性,因而試圖用各種方法加以改進(jìn);但是,不同的學(xué)者對(duì)標(biāo)度評(píng)價(jià)所得出的結(jié)論有很大區(qū)別,甚至是對(duì)立的。如汪浩在[11]中認(rèn)為9/9~9/1標(biāo)度的一致性最好,而徐澤水認(rèn)為】0/t0~18/2標(biāo)度的性能最好。為什么不同的學(xué)者對(duì)同一問(wèn)題得出了不同的結(jié)論?駱正清等在[27]中認(rèn)為,除了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同之外,更主要的是不同學(xué)者在比較時(shí)所采用方法還有待商榷,如在[27]、f28]中都以cI看作一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),顯然不甚恰當(dāng),因?yàn)橛貌煌瑯?biāo)度構(gòu)造的判斷矩陣有不同的隨機(jī)一致性指標(biāo),對(duì)此,本文代之以CR指標(biāo)。本節(jié)將對(duì)一些常見(jiàn)標(biāo)度進(jìn)行比較。
32、2.2幾種常見(jiàn)標(biāo)度的比較以前人的工作為基礎(chǔ),本節(jié)將對(duì)1~9標(biāo)度(S1)、9/9~9/i標(biāo)度(S2)、10/10~k標(biāo)度(s3)以及9i~9…一、)進(jìn)行比較,它們的通式分別為、了i—i、云專、、殺毒、9忙?!保?,k=l,2,…,9。根據(jù)[27]的觀點(diǎn),考察標(biāo)度的優(yōu)劣,必須著眼于標(biāo)度本身,研究其特性,用典型的判斷矩陣(由某一標(biāo)度的所有標(biāo)度值構(gòu)成),而不是用一個(gè)特定的判斷矩陣(只有幾個(gè)標(biāo)度值構(gòu)成)去比較分析。因而,本文沿著[27]、[28]的思路,從標(biāo)度的保序性、判斷一致性、最大偏差值、均方差、標(biāo)度均勻性等方面進(jìn)行綜合分析。南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題首先給出這幾種標(biāo)度的描
33、述,見(jiàn)表2.1。區(qū)別S1S2S3S4同樣重要11.0001.0001.000微小重要21.1251.2221316稍微重要31.2861.5001.732更為重要41.5001.8572.280明顯重要5i.8002.3333.000十分重要62.2503.0003.948強(qiáng)烈重要73.0004.000519684.5005.6676.839極端重要99.0009.0009.000表2.1幾種標(biāo)度的描述如同[27]一樣,設(shè)有一組被比較對(duì)象為彳。、彳。、彳,、4。、彳,、4。、彳,、爿。、么,,不失一般性,假定在某準(zhǔn)則C下,下標(biāo)大的對(duì)象比下標(biāo)小的對(duì)象都重要。為了問(wèn)題研究,進(jìn)一步假定:A與其本身(
34、彳,)及爿:、4。、4。、4,、彳。、么,、彳。、彳,之間的關(guān)系恰好構(gòu)成At/P法中的九個(gè)等級(jí),即:同樣重要、微小重要、稍為重要、更為重要、明顯重要、十分重要、強(qiáng)列重要、更強(qiáng)列重要、極端重要,相應(yīng)地,4:與其本身(A:)及彳,、A。、爿,、4。、么,、4。、_/I,之間的關(guān)系恰好構(gòu)成AHP法中的同樣重要、微小重要、稍為重要、更為重要、明顯重要、十分重要、強(qiáng)列重要、更強(qiáng)列重要,如此依次類推。根據(jù)以上關(guān)系,可得到這九個(gè)被比較對(duì)象在四種標(biāo)度下的判斷矩陣,以1~9標(biāo)度為例,如A所示,其它標(biāo)度下的矩陣可同樣構(gòu)造。”m№●23m他,2們Ⅲ協(xié)MA=4354M∽●2653764%¨眈。:87卅拋。,,5om忱
35、,:,l更強(qiáng)烈重要南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析j去中判斷矩陣的鰒鲞塑嬰可以看出,A是一個(gè)非常典型的判斷矩陣,其特點(diǎn)是:對(duì)角線下的第一列就是l~9標(biāo)度的九個(gè)標(biāo)度值,對(duì)角線下的第二列比第一列少一個(gè)數(shù)9,依此類推。并且上三角的元素全小于l,下三角的元素全大于1:為更好地進(jìn)行比較,下面給出了四種標(biāo)度下此類矩陣(即上三角的元素全不大于1,下三角的元素全不小于l的9階矩陣)的隨機(jī)一致性指標(biāo),見(jiàn)表2.2。標(biāo)度隨機(jī)一致性指標(biāo)表2.2Sl0.5297S20.3048S30.3573S4O.4212四種標(biāo)度下九階矩陣的隨機(jī)一致性指標(biāo)2.2.1保序性所謂保序性,是指根據(jù)某一標(biāo)度(建立判斷矩陣,求其最大特征對(duì)應(yīng)的
36、特征向量,并以該特征向量的各分量作為被比較對(duì)象的權(quán)重)得到的被比較對(duì)象的排序結(jié)果,能真實(shí)地反映被比較對(duì)象之間的原來(lái)的次序關(guān)系。根據(jù)以上定義,下面研究以上四種標(biāo)度的保序性。而為了研究保序性,就有必要計(jì)算A一”,A,這九個(gè)比較對(duì)象在不同標(biāo)度下得到的判斷矩陣的最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量,結(jié)果如表2.3。w1sls2s3s4W2W3wdW5w6W—Wg}屹0.0183O.04650.03660.02910.02470.05880.04750.03840.03500.07140.0602O.05050.0507O.08450.07530.06640.07390.09890.09350.08740.107
37、5O.11540.11600.1151O.1555O.13620.i4490.15140.22230.16600.1840O.19930.312tO.22210.24190.2623表2.3不同標(biāo)度下得到的權(quán)重由表2.3可知,被比較的9個(gè)對(duì)象在不同的標(biāo)度下所得到的權(quán)重是不同的,但四種標(biāo)度下的排序卻是一致的,按照上面的定義,即各種標(biāo)度都具有保序性。而同時(shí)根據(jù)[27],從面得到如下結(jié)論:結(jié)論1對(duì)單一準(zhǔn)則下的排序問(wèn)題,所有標(biāo)度法都具有保序性。但是,正如[27]中所說(shuō),進(jìn)一步考察多準(zhǔn)則下的排序問(wèn)題可以發(fā)現(xiàn),不同標(biāo)度得到的綜合權(quán)重不僅不同,而且排序結(jié)果往往也是不同的。因此,從某種意義上來(lái)說(shuō),對(duì)于多準(zhǔn)則下
38、的排序問(wèn)題,各種標(biāo)度都不一定能夠保序。由于多準(zhǔn)則下的排序結(jié)果不僅與標(biāo)度有關(guān),而且與各準(zhǔn)則的權(quán)重也有關(guān),因此,多準(zhǔn)則排序問(wèn)題更加復(fù)雜,所以,1n南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題本文只就單準(zhǔn)則的排序問(wèn)題進(jìn)行了討論。2.2.2一致性在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,當(dāng)判斷矩陣的階數(shù)n>2時(shí),要構(gòu)造滿足一致性的矩陣通常是比較困難的。但判斷矩陣偏離一致性條件又應(yīng)有一個(gè)度,如果超出這個(gè)度,那么這些判斷就不能真實(shí)反應(yīng)比較對(duì)象間的關(guān)系,這個(gè)判斷矩陣就不能接受。因而,層次分析法中引入一致性概念,主要就是用于評(píng)判決策者構(gòu)造出來(lái)的判斷矩陣是否可以接受。正是由于定性問(wèn)題的復(fù)雜性,人們對(duì)一組事物進(jìn)行兩兩比較時(shí),所
39、做出的定性判斷往往并不能總是保持完全一致,于是,層次分析法引入了一致性指標(biāo)cR作為衡量判斷矩陣一致性的標(biāo)準(zhǔn),其中CR:旦.a:丑幽!二!,R/’n一1cI為隨機(jī)一致性指標(biāo),是給定的統(tǒng)計(jì)意義上的常數(shù);并規(guī)定CR<0.1時(shí)不一致性判斷矩陣是可以接受的。顯然,CR越小,判斷矩陣的一致性越好:當(dāng)CR等于零時(shí),判斷矩陣是完全一致的。那么,影響判斷矩陣一致性的因素有哪些呢?毫無(wú)疑問(wèn),判斷矩陣的一致性與決策者個(gè)人判斷是否能保持邏輯上的一致性密切相關(guān)。然而,進(jìn)一步分析不難發(fā)現(xiàn):對(duì)同一個(gè)排序問(wèn)題,即使做出的定性判斷完全相同,但如果運(yùn)用不同的標(biāo)度求解,得到的判斷矩陣是不一樣的,一般情況下判斷矩陣的一致性也是不同的
40、??梢?jiàn),判斷矩陣的一致性與標(biāo)度本身也有關(guān)?;谝陨戏治觯疚膶⒂貌煌瑯?biāo)度下的判斷矩陣的一致性作為衡量標(biāo)度優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。駱正清阱1認(rèn)為,由于不同標(biāo)度下的判斷矩陣的階數(shù)都相同(n=9),故而只需要比較CI,就可以知道哪一個(gè)標(biāo)度下判斷矩陣的一致性更好一些。但實(shí)際情況是,不同標(biāo)度的隨機(jī)一致性指標(biāo)是不相同的;因而不同于以前的比較,這里用的是CR,而不是CI,顯然這樣更合理。CICR死。。SlS2S3S49.40149.10719.02579最大偏差8.02014.22752.39390均方差1.27390.50690.293300.05020.01340.003200.09480.04400.00
41、90O表2.4四種標(biāo)度的比較:一致性,最大偏差,均方差對(duì)不同標(biāo)度下構(gòu)造出來(lái)的判斷矩陣的一致性進(jìn)行比較(見(jiàn)表2.4)。從表2.4前四南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題列可以看出,四種標(biāo)度的CR值依次遞減,1~9標(biāo)度的CR值最大,9i~9i標(biāo)度的cR值最小,為零。從而可以得到以下結(jié)論:結(jié)論29i~9-標(biāo)度法的一致性最好,分?jǐn)?shù)標(biāo)度法的一致性次之,1~9標(biāo)度法的一致性最差。2.2.3最大偏差值及均方差cR是一個(gè)較好的反映判斷矩陣一致性的指標(biāo),對(duì)于構(gòu)造出來(lái)的每一個(gè)判斷矩陣A2(ao)…,可以用特征值方法求出權(quán)重向量w=(w1,w2,...,w力)7,而由定理1.1知道,當(dāng)A為一致性矩
42、陣時(shí),國(guó)2WJWj,i,J=1,2,…n,因而用吼與訓(xùn)1峨的偏差來(lái)度量判斷矩陣的一致性是自然的,也是有效的。首先給出最大偏差值及均方差的定義,記最大偏差為S,均方差為仃,s:maxb一掣甌鬲。顯然,它們的取值越小越好。對(duì)不同標(biāo)度下構(gòu)造出來(lái)的判斷矩陣進(jìn)行比較,結(jié)果如表2.4最后兩列所示,可以看出最大偏差及均方差均依次遞減,從而有結(jié)論3從最大偏差及均方差來(lái)看,1~9標(biāo)度的一致性最差,其次是9/9~9/108標(biāo)度,再次是10/10~18/2標(biāo)度,9i~9i標(biāo)度的一致性最好。2.2.4標(biāo)度均勻性㈣所謂標(biāo)度均勻性,是指在某一標(biāo)度下,所有相鄰的兩標(biāo)度值的差或商的值大致相等的程度。顯然,對(duì)一個(gè)特定的標(biāo)度,如
43、果其中某兩個(gè)相鄰的標(biāo)度值的差或商,比該標(biāo)度下其它兩個(gè)相鄰的標(biāo)度值的差或商大得太多,那么這種標(biāo)度就不是很合理。因此,標(biāo)度均勻性可以作為衡量某一標(biāo)度是否合理的重要標(biāo)準(zhǔn)。為了研究標(biāo)度均勻性,現(xiàn)給出以下幾個(gè)定義:定義2.1某一標(biāo)度下相鄰的標(biāo)度值差d。.為:d。=S,一s,,j=i+l,i=1,2,。一,8,塑重型王奎蘭墅土蘭堡蘭苧星盜坌塹鯊!型塑塹墮!墮!墾墮——D。=J,/s。,J=i+1,i=1,2,…,8,其中,S,,s.為某一標(biāo)度下相鄰的兩個(gè)標(biāo)度值。定義2.2某一標(biāo)度下相鄰的標(biāo)度值商D。,為:其中,s,,&為某一標(biāo)度下相鄰的兩個(gè)標(biāo)度值。定義2.3某一標(biāo)度下標(biāo)度值差的距離(記為d),為該標(biāo)度下最
44、大標(biāo)度值差與該標(biāo)度下最小標(biāo)度值差的商,d2max{d口}/min{dp),J5i+1,i21,2,…,8?定義2.4某一標(biāo)度下標(biāo)度值商的距離(記為D),為該標(biāo)度下最大標(biāo)度值商與該標(biāo)度下最小標(biāo)度值商的商,D=max{D“}/min{D“),J=i+l,i_1,2,…,8.定義2.5某一標(biāo)度的標(biāo)度值距離的平衡值為d/D或D/d的最大值,即,b=max(diD,D/d)。駱正清在[27]中認(rèn)為,b在1.1到2.0之間,標(biāo)度均勻性比較理想;b在2.118到6.0之間,標(biāo)度均勻性比較好;b取其它值,標(biāo)度均勻性比較差。根據(jù)以上指標(biāo),可以計(jì)算幾種指標(biāo)的均勻性,結(jié)果如表2.5所示。S1dDbl1.7781.7
45、78S2361。77820.250S315.0141.30011.550S46.839l6.839表2.5不同標(biāo)度下標(biāo)度值的幾種距離從上表可以得到以下結(jié)論:08結(jié)論4從標(biāo)度的均勻性來(lái)看,l~9標(biāo)度的均勻性最好,9i~9i標(biāo)度的均勻性次之,兩種分?jǐn)?shù)標(biāo)度的均勻性較差。以上從標(biāo)度的保序性、判斷矩陣的一致性、最大偏差值、均方差、標(biāo)度均勻性等方面對(duì)四種標(biāo)度進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,在單準(zhǔn)則的情況下,四種標(biāo)度都是保序的;從一致性指標(biāo)、最大偏差值、均方差來(lái)分析,9-0~9;標(biāo)度法的一致性最好,分?jǐn)?shù)標(biāo)度法的一致性次之,1~9標(biāo)度法的一致性最差;但從標(biāo)度的均勻性來(lái)看,1~9標(biāo)度南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判
46、斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題的最好,9i~9i標(biāo)度次之,兩種分?jǐn)?shù)標(biāo)度的均勻性較差。0基于以上分析,可以看出,無(wú)論從cR指標(biāo),還是從最大偏差及均方差來(lái)看,9i~Bqi標(biāo)度都具有最好的一致性,而標(biāo)度本身的均勻性僅次于1~9標(biāo)度;因而,個(gè)人認(rèn)為,對(duì)于一般精度要求不高的決策問(wèn)題,可以使用1~9標(biāo)度以及分?jǐn)?shù)標(biāo)度法,而對(duì)O8于計(jì)算精度要求較高的決策問(wèn)題,使用9-~9i標(biāo)度較為理想?!欤硻?quán)重向量的計(jì)算在決策過(guò)程中,決策者給出方案兩兩比較的偏好信息。在以前的研究中,給出的偏好信息有兩類,即基于“商”的偏好信息和模糊偏好信息,它們可由判斷矩陣來(lái)表示,從而相應(yīng)的判斷矩陣有兩類,即正互反判斷矩陣和模糊互補(bǔ)判斷矩陣。在應(yīng)用層次分
47、析法時(shí),如何從判斷矩陣計(jì)算權(quán)重向量是一項(xiàng)非常重要的步驟,而多年的發(fā)展使得計(jì)算的方法十分豐富,本文對(duì)兩類矩陣的一些重要的權(quán)重計(jì)算方法以及兩類矩陣的關(guān)系進(jìn)行了初步的歸納和總結(jié)。3.1正互反判斷矩陣權(quán)重向量的計(jì)算在第一章對(duì)層次分析法的介紹過(guò)程中就已經(jīng)給出了一致性矩陣的權(quán)重向量的計(jì)算方法,權(quán)重向量即為唯一特征值對(duì)應(yīng)的規(guī)范化的特征向量,也是任--yJJ向量經(jīng)規(guī)范化后的向量;而一般的判斷矩陣并不滿足一致性,若用列向量經(jīng)規(guī)范化后的向量作為權(quán)重向量,則過(guò)于粗糙,但根據(jù)Perron定理,正矩陣A=(aii)的最大特征值是唯一存在的,并且對(duì)應(yīng)的規(guī)范化特征向量為正向量,從而Saaty將其譜半徑p(A)對(duì)應(yīng)的規(guī)范化特
48、征向量定義為權(quán)重向量。于是,對(duì)于一個(gè)不具有一致性的判斷矩陣,只要求取其最大特征值,然后計(jì)算對(duì)應(yīng)的特征向量,規(guī)范化后即得權(quán)重向量。然而,這里是有疑問(wèn)的,這樣得到的權(quán)重向量是否代表了真正的權(quán)重向量呢?在此之后,AHP的研究人員基于特征值及對(duì)一致性條件的偏差分析又提出了許多方法。3.1.1基于特征向量的方法特征向量法在上面已經(jīng)得到介紹,而許多研究人員將此方法進(jìn)行推廣得到了一些新的方法,主要有廣義特征根法、改進(jìn)梯度特征向量法以及廣義梯度特征向量法。3.1.1.1廣義特征根法[311有研究人員認(rèn)為,判斷矩陣的確定可能依賴于被比較方案的先后順序,也就是說(shuō),決策者對(duì)i方案相對(duì)于j方案的相對(duì)重要性容易做出判斷
49、,而對(duì)于j方案相對(duì)于i方案的相對(duì)重要性則可能難以判斷,即使給出判斷也不一定具有互反性。因此為了在排序權(quán)重的計(jì)算中反映出這種決策者的心理因素,人們?cè)O(shè)計(jì)了如下的廣義特征根法。設(shè)對(duì)于判斷矩陣A_(口玎)…,決策者給出其上三角部分較有把握,于是可在A的基礎(chǔ)上構(gòu)成~個(gè)輔助矩陣4=∞,)…,其元素滿足“口Ⅱ=盼迎比州=n其中w=(w1,W2,…,w")7是待定的權(quán)重向量。顯然,當(dāng)A為一致性矩陣時(shí),有j:爿,當(dāng)A不具有一致性時(shí),j不僅不是一致的,也不是互反的。用爿代替A,求解4的右特征向量w,注意到爿w=五,。W即為1口121;1似w:/wiw./ww。/w:展開(kāi)后有2...毗=五…圓吼...,m批;慨W2
50、:●WnInw.=旯。。Ⅵ,7iw,+∑編批=五。w,i=l,2,…,”~1,LJ=f+I由此可解得見(jiàn)…=%Ⅵk一12a…1。1化,w2擊(婁。嘞M”_1,2,…,”一2將上式求得的w=(w1,w2,…,wn)7歸一化后,即得到排序權(quán)重向量。3.1.1.2改進(jìn)梯度特征向量法…1廣義特征根法對(duì)方案比較順序比較敏感這一特點(diǎn),實(shí)際上還可進(jìn)一步加以利用。因?yàn)槿藗冊(cè)谶M(jìn)行兩兩比較時(shí),總是對(duì)某些比較判斷較有把握,而對(duì)另一些比較判斷可能把握不大,甚至沒(méi)有把握。此時(shí),At(-J自然希望在導(dǎo)出排序權(quán)重向量過(guò)程中,能加15強(qiáng)那些有把握的判斷的影響作用,而削弱那些沒(méi)把握的判斷的影響作用a特別當(dāng)判斷矩陣不一致程度很高時(shí)
51、,人們比較判斷的偏好性就更明顯。為此,人們?cè)趶V義特征根法基礎(chǔ)上引進(jìn)一個(gè)置信度矩陣A2(五q)…,此中五u用來(lái)描述判斷吼的置信度,并通過(guò)對(duì)原比較判斷矩陣A與置信度矩陣A的某種組合運(yùn)算使不同置信度的判斷甜。在排序向量的導(dǎo)出中起不同的作用。此即改進(jìn)梯度特征向量法的基本思想。對(duì)比較判斷矩陣A。(a驢)。。。的上三角(或下三角)部分構(gòu)造相應(yīng)的置信度矩陣A2(見(jiàn)矽。,此中A的上三角部分元素五i_i表示決策者在做出判斷%時(shí)的置信度,o≤五Ⅱ≤1,萎,五。2l,五ij越大,表示日F越可信,五u…N,NaF絕對(duì)可信,五u20表示以。不可信;而A的下三角部分全?。?,即有1無(wú):0A01O1?‘元。?‘Z:。0“允。
52、●●…O1在A的基礎(chǔ)上構(gòu)造輔助矩陣A=∞v)…,使A=AA。A+(E—A)。W,其中A。B是矩陣的Hadamand乘積,E為元素全為1的n階方陣,W=(墮)~,w(i=1,2,…,n)w;是待定的權(quán)重向量的各分量。則有3,oao+”"警,川扣l,2,…,川口Ⅳ=1,J=i,i=1,2,,~,”,,<f,f=2,3,…,門.盟,WJj的上三角元素由兩部分組成,其中A“甌是可信成分,(1-旯口)絲可看成不可。W,。。信部分。當(dāng)我們采用輔助矩陣彳來(lái)導(dǎo)出權(quán)重向量w時(shí),顯然五q越大,甌在導(dǎo)出w過(guò)程中的作用就越明顯,從而起到了具有不同置信度的%在導(dǎo)出W時(shí)所超的不同的南京埋工大學(xué)碩上學(xué)位論文層次分析法中判斷
53、矩陣的構(gòu)造問(wèn)題影響作用。A作為A的代替,以下來(lái)求4的右主特征向量w,即解特征方程4w=力。;w展開(kāi)得到f五。。=挖,JL。I(n-1)w+∑如a,w,=”wJ,i=1,2,…,”一1,』2HJ即可解得允一2n,147.一I。a。一1.。wo,wl=∑厶aFⅥ,i=1糾2一,n-23.1.1.3廣義梯度特征向量法1321上述算法均以判斷矩陣A2(口l,)。為基礎(chǔ)。眾所周知吼表示了元素i與元素j的直接比較信息,a≯=∑口。a州則表示了元素i與元素j的直接比較信息和元素i通過(guò)元素m與元素j的間接比較信息,NCgA2=(毋’)…比A具有更多的信息,類似的么‘=(口滬h…,日i’=乏aq,af,j:…a
54、妒給出了元素i與元素j的直接比較和間接比較的綜合信息。設(shè)判斷矩陣A2(d擴(kuò))…,構(gòu)造矩陣判斷矩陣B2(6擴(kuò))。。。,其中七a》≤,陀w{wi,i>j,i,{-、“2一,n口:_})如上定義,w=(wl,w2,…,w訂)’是待定的權(quán)重向量。求B的右主特征向量w,即解特征方程?。轿?。。w,1W2/wb1,b23Ⅵ‘/Ⅵ‘w./w:w./w,錈W1=五…Ⅵ,2:m解上述特征方程得w=擊靜,wj,,=¨,…孔令Ⅵ=1,將w=(wI,w2,…,w月)‘歸一化,即得所求的權(quán)重向量。3.1.2基于偏差最小化的方法對(duì)于判斷矩陣A2(口l『)…,當(dāng)其滿足一致性時(shí),對(duì)Vi,j=1,2,…,n,有吼=w,/w,成立
55、,而當(dāng)A不滿足一致性時(shí),a。與州彬是不全相等的,因而研究人員認(rèn)為礪與W/Wj矧的距離的大小可以作為衡量判斷矩陣一致性程度的指標(biāo),因此人們從偏差最小化的角度取求取權(quán)值,即建立優(yōu)化模型:Min≯(彤,爿)其中,A為判斷矩陣,igD={wJ∑m=1,Ⅵ>o,i=1,2,…,n)為待求的權(quán)重向量集,W:(絲)…為權(quán)重矩陣,妒為模型選用的偏差函數(shù),從而構(gòu)造不同的偏差函數(shù)就形Ⅵ成了不同的方法。3.1.2.1最小二乘法≯(∥,爿)=∑(口F—w]w,)2。文獻(xiàn)[33]構(gòu)造了一個(gè)典型的二次型問(wèn)題MinJ=ZTzs2.Aw=nw+zw∈D顯見(jiàn)z=[A—nI]weTw=1通過(guò)構(gòu)造Lagrange函數(shù)即可求解。3.
56、1.2.2改進(jìn)最小二乘法f”】緲∽2毫老(曠W,/W)2。顯然涵黼的每枷自最小=乘蝴相應(yīng)項(xiàng)乘以加權(quán)因子m/w,來(lái)得到,函數(shù)痧(∥,一)表示權(quán)重向量w與判斷矩陣A總的偏離程度,并把廬(∥,彳)在D中的最小點(diǎn)作為判斷矩陣A所確定的權(quán)重向量,稱為改進(jìn)最小二乘法。在[34]中,作者證明廬(緲,A)在D中有唯一的最小點(diǎn),從而可求取權(quán)重向量。3.1.2.3對(duì)數(shù)最小二乘法‘21妒∽=砉(1鼬{,翟))o在A為嘎陛矩陣時(shí)‰=蚩魁從而有7’o“WiyV’lgap=lg(Ⅵ/w,)成立,因而廬(∥,爿)20。當(dāng)A不滿足一致性時(shí),將≯(緲,彳)取最小值時(shí)的W作為權(quán)重向量,利用Lagrange函數(shù)法很容易解得Ⅵ=—型
57、、i=1,2,…,n。(Ⅱao)窆(南口酊)2。1j=l3.1.2.4最小偏差法咿,艫i1薈n(%iWj+%瓦Wi-2)溯顯然∥∽>0,并且當(dāng)且僅當(dāng)A滿足一致性時(shí)O(w,一)取得最小值,從而≯(礦,爿)可以衡量判斷矩陣滿足~致性的程度。陳寶謙在[35]中證明≠(∥,A)在D中存在唯一最小解,并且也是方程組喜(吼老確》…啦,…,n在D上的唯一解。3.1.2.5金菊良等的方法【361月n礦(礦,4)=∑l∑a。wk一”wjI/n。顯然,妒(∥,爿)值越小,則判斷矩陣的一致性l=l^=l程度越高;≯(矽,A)=O時(shí),A為一致性矩陣。金菊良等用加速遺傳算法解此優(yōu)化問(wèn)題19南京理工大學(xué)頌l:學(xué)位論文層次
58、分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題得到了較好的結(jié)果。以上方法有一個(gè)相同的特點(diǎn),即都是在構(gòu)造偏差函數(shù)的基礎(chǔ)上來(lái)求取權(quán)值,從而盡管方法不同,構(gòu)造的偏差函數(shù)各異,但都有著相同的原理。在此之外還有雷功炎利用相對(duì)熵計(jì)算權(quán)重的方法I”】;特別的,E.U.choo和w.C.Wedley在[38]中總結(jié)了12種偏差函數(shù),原理相同,不多贅述??偟恼f(shuō)來(lái),在目前常用的計(jì)算正互反判斷矩陣權(quán)重的方法中,列正規(guī)化法等只考慮判斷矩陣一列的影響,所以計(jì)算精度不高;特征值法是目前最常用的方法,它計(jì)算判斷矩陣的最大特征根所對(duì)應(yīng)的特征向量并歸一化后作為權(quán)重,該法的不足是,在權(quán)重計(jì)算時(shí)沒(méi)有考慮判斷矩陣的一致性條件以及決策者在構(gòu)造判斷矩陣時(shí)的
59、心理因素,從而有了幾種改進(jìn)的方法;基于偏差最小化的方法都是利用判斷矩陣所有元素的信息,并根據(jù)盡可能滿足一致性條件而構(gòu)造相應(yīng)的優(yōu)化問(wèn)題來(lái)求取權(quán)重,在理論上是相互等價(jià)的。3.2模糊互補(bǔ)判斷矩陣權(quán)重向量的計(jì)算近年來(lái),有關(guān)模糊互補(bǔ)判斷矩陣的研究受到人們的關(guān)注,其理論與方法的研究取得了一些成果。下面首先對(duì)模糊互補(bǔ)判斷矩陣及其相關(guān)概念做簡(jiǎn)要的介紹,然后對(duì)已有的排序方法進(jìn)行歸納和總結(jié)??紤]有n個(gè)對(duì)象A。,i=1,2,…,n的評(píng)價(jià)問(wèn)題,在評(píng)價(jià)過(guò)程中,所采用的決策信息是決策者針對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象提供的一類模糊互補(bǔ)判斷矩陣。定義2.6【391設(shè)二元對(duì)比矩陣P=(P∥,若對(duì)Vi,J=1,2,…,n,滿足性質(zhì)0≤p,,≤1.
60、P。=0.5,P。+pn=1,則稱P為模糊互補(bǔ)判斷矩陣。其中,P.,NN.理NNx,iNA,優(yōu)于A,的程度,具體規(guī)定:(¨P.,。0.5表示A,與A,同樣重要:(2)o≤p。<0.5表示A,比A,重要,且P。越小,A,比A,越重要;(3)o.5<p。≤1表示么;比A,重要,且p。越大,A,比彳』越重要。對(duì)于決策者做出的判斷,有必要考慮其判斷的一致性,目前,使用模糊互補(bǔ)判斷矩陣時(shí)的一致性定義主要有兩種,分別稱為加性一致性和乘性一致性,定義如下:定義2.7【4011若模糊互補(bǔ)判斷矩陣P=(Pf,)11滿足1(p。一言)+(p目一專)2p,j-j1,即p92PikPjk+壹,V‘,_,,。=1,2,
61、…,n(2?1)則稱P滿足加性一致性。南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題定義2.8m1若模糊互補(bǔ)判斷矩陣尸=(p擴(kuò))。滿足瓦Pik,魯2∥Pqi;岷見(jiàn)驢見(jiàn)以盼∥啪m_1,2-…,一(2.2)則稱P滿足乘性一致性。構(gòu)造判斷矩陣的目的在于更好地獲取權(quán)值,那么,對(duì)于模糊互補(bǔ)判斷矩陣該如何定義權(quán)值呢?在定理1.1中,已經(jīng)知道對(duì)于滿足一致性的正互反判斷矩陣,列向量之和經(jīng)規(guī)范化后的向量就是權(quán)重向量,與此相似,陳守煜給出了一下定義:定義2.9Ⅲ1模糊互補(bǔ)判斷矩陣P=(Pf,)列向量之和經(jīng)規(guī)范化后的向量即為2Zp。權(quán)重向量,即w廣—二】一一,i=1,2,…,n.顯然,這種方法簡(jiǎn)單易行,但沒(méi)
62、有考慮判斷矩陣該滿足的一致性條件,而一般情況下構(gòu)造的判斷矩陣是不滿足一致性條件的,自然這樣得到的排序結(jié)果也是相當(dāng)粗糙的,那么該如何求取權(quán)值昵?目前,所用的方法大致可分為四類:(1)通過(guò)變換將構(gòu)造的模糊互補(bǔ)判斷矩陣變換為滿足一致性的模糊互補(bǔ)判斷矩陣,用定義2.9的方法求取權(quán)值;(2)基于加性一致性的權(quán)重計(jì)算方法;(3)基于乘性一致性的權(quán)重計(jì)算方法;(4)基于正互反判斷矩陣的權(quán)重計(jì)算方法。為了方便,設(shè)P=(pf,)為構(gòu)造的判斷矩陣,w=(wl,w2,…,Wn)1為待求的權(quán)重向量,其中Ⅵ>o,∑wf=1,J={l,2,…,n},下面將逐~介紹各類方法。3.2.1基于定義2.9的方法既然[41]認(rèn)為對(duì)
63、于滿足一致性的判斷矩陣,可以用列向量之和經(jīng)規(guī)范化后的向量作為權(quán)重向量,那么很容易就會(huì)想到,是否可以經(jīng)過(guò)一定的變換將構(gòu)造的判斷矩陣“變”為一致性的矩陣昵,因?yàn)槟菢泳涂梢灾苯佑枚x2.9來(lái)計(jì)算權(quán)重了。如此看來(lái),這種方法的關(guān)鍵就在于如何施行變換了。3?2?1,lf421對(duì)判斷矩陣P按行求和,記r,=∑p。,f∈,,做變換礦華+0.5,“∈,則R=0玎)…是加性一致性矩陣。南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判斷理陣的構(gòu)墮璺嬖對(duì)于參數(shù)a的取值,徐澤水在[42]中認(rèn)為d=2(n一1)比較合理。3.2。l,2p3’對(duì)判斷矩陣P按行求和,記r,=∑p。,iel,做變換k=lr,=—tL,i,j∈lrtlrt
64、則足=◇擴(kuò))。。是乘性一致性矩陣。以上兩種方法均采用數(shù)學(xué)變換人為地將模糊互補(bǔ)判斷矩陣轉(zhuǎn)變?yōu)橐恢滦阅:パa(bǔ)判斷矩陣,這種做法有兩個(gè)缺點(diǎn):一是沒(méi)有考慮原判斷矩陣的一致性程度,即使~致性很差,轉(zhuǎn)化后總是一致性模糊互補(bǔ)判斷矩陣,因而由此確定的排序向量可能是不可信的;二是由于模糊互補(bǔ)判斷矩陣的一致性定義有兩種,而一般情況下兩者并不等價(jià),那么同一個(gè)判斷矩陣在兩個(gè)不同的一致性定義下就可以得到兩個(gè)不同的權(quán)重向量,到底該以誰(shuí)為基準(zhǔn)呢?這是一個(gè)問(wèn)題,有待進(jìn)~步的研究和解決。3.2.2基于加性一致性的方法肖四漢等在[44]中認(rèn)為,若P滿足加性~致性,則根據(jù)其定義,對(duì)Vf,J∈LP.??梢员硎緸?!掣;從而若P滿足加性
65、一致性,令。。——r一月+l一2∑p。挖(2.3)ⅢJ則兩邊對(duì)i求和,很容易就可計(jì)算得到w.=———』L二,-,∈,?!?。o但是,構(gòu)造的判斷矩陣一般是不滿足一致性的,自然不能滿足(2.3)式,但p。與?。。。蹓欓g的距離卻可以反映判斷矩陣的一致性程度,因而考慮到不同的優(yōu)化準(zhǔn)Z則,就會(huì)得到不同的權(quán)重計(jì)算方法。3.2.2.1㈣構(gòu)造多目標(biāo)最優(yōu)化模型南京理工大學(xué)碩上學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題minzi=Ip,一半l,Vf',∈,,f≠,弛∑w,=1W.≥O,J∈』3.2.2.2f461構(gòu)造優(yōu)化模型minz=蕃n薔n(曠2竽)琺∑w.=1Wj≥O√∈,.在[45]、[46]中,作者分別給出了求
66、解各自模型的方法,這里不再重復(fù):很顯然依據(jù)同樣的原理,還可以構(gòu)造其它的優(yōu)化模型。3.2.3基于乘性一致性的方法根據(jù)式(2.2),若模糊互補(bǔ)判斷矩陣P滿足乘性一致性,則M71p。2而W瓦i,f,,吐對(duì)上式稍加變化,即有(1一P口),m2P口Wj,Ⅵ2P。(wf+M)成立,但一般情況下,P并不具有乘性一致性,從而對(duì)Vi,-,∈,,上述等式并不全部成立,因而為了求取權(quán)值,人們構(gòu)造了如下的偏差模型:Min≠(P,w)月其中P為判斷矩陣,w為待求的權(quán)重向量,記D={wl∑wI=1,wf≥o,i=1,2,…,n}l=1≯為模型選用的偏差函數(shù),從而構(gòu)造不同的偏差函數(shù)就形成了不同的方法。3.2.3.1方法1:z2法㈣孿而。對(duì)于模型中的目標(biāo)函數(shù)≯(P,W),有以下結(jié)論南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問(wèn)題≯(P,W)在D中有唯一的最小值點(diǎn)W’,且W+是方程組喜c蚩pj+老p:):0,川在D中的唯~解。3.2.3.2方法2:線性目標(biāo)規(guī)劃法f49】≯(P,w)爿(1-PF)M—PFWjI。構(gòu)造多目標(biāo)最優(yōu)化模型mi“蜀2『(卜PF)w,一P“wjl,Vf,,∈I,i≠_,s.t.w∈D在[49
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