数学建模之TOPSIS法(优劣解距离法)

TOPSIS 法是一种常用的综合评价方法,其能充分利用原始数据的信息,其结果能精确地反映各评价方案之间的差距( 层次分析法如果决策层大多,判断矩阵和一致矩阵相差会很大

一、基本概念

TOPSIS 法是一种常用的综合评价方法,能充分利用原始数据的信息,其结果能精确地反映各评价方案之间的差距。

基本过程为先将原始数据矩阵统一指标类型(一般正向化处理)得到正向化的矩阵,再对正向化的矩阵进行标准化处理以消除各指标量纲的影响,并找到有限方案中的最优方案和最劣方案,然后分别计算各评价对象与最优方案和最劣方案间的距离,获得各评价对象与最优方案的相对接近程度,以此作为评价优劣的依据。该方法对数据分布及样本含量没有严格限制,数据计算简单易行。

Tip: 基本名词概念

  • 极大型指标(效益型指标):越大越好的指标

  • 极小型指标(成本型指标):越少(越小)越好的指标

  • 正向化:将所有的指标转化为极大型

  • 标准化:消去不同指标量纲的影响

  • 归一化:将每一列数据转化为综合相加为1的数据类型(该数据值除以数据之和)

二、基本公式

  • 极小型指标转换为极大型指标的公式:max-x

  • 标准化处理公式:

  • 指标的分计算公式

三、实行步骤

1.将原始矩阵正向化

将所有的指标类型统一转化为极大型指标

指标名称

指标特点

例子

极大型(效益型)指标

越大(多)越好

成绩、 GDP增速、企业利润

极小型(成本型)指标

越小(少)越好

费用、坏品率、污染程度

中间型指标

越接近某个值越好

水质量评估时的PH值

区间型指标

落在某个区间最好

体温、水中植物性营养物量

(1).极小型指标 ->极大型指标

(2).中间型指标 -> 极大型指标

(3).区间型指标 -> 极大型指标

2.正向化矩阵标准化

注意:标准化的方法有很多种,其主要目的就是去除量纲的影响,未来我们还可能见到更多种的标准化方法,例如: (x‐x的均值)/x的标准差;具体选用哪一种标准化的方法在多数情况下并没有很大的限制,这里我们采用的是前人的论文中用的比较多的一种标准化方法。

3.计算得分并归一化

四、具体案例

请对以下几名同学进行评分

姓名

成绩

与他人争吵的次数

小明

89

2

小王

60

0

小张

74

1

清风

99

3

1.将原始矩阵正向化

姓名

成绩

与他人争吵的次数

正向化后的争吵次数

小明

89

2

1

小王

60

0

3

小张

74

1

2

清风

99

3

0

指标类型

极大型

极小型

极大型

2.正向化矩阵标准化

姓名

成绩

正向化后的争吵次数

小明

0.5437

0.2673

小王

0.3665

0.8018

小张

0.4520

0.5345

清风

0.6048

0

指标类型

极大型

极大型

3.计算得分并归一化


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