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。
層次分析法(AHP)
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層次分析法(AHP)
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數學建模 層次分析法
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