层次分析法原理课件

层次分析法原理章牧暨南大学旅游实验教学中心暨南大学深圳旅游学院地理信息系统与旅游信息技术实验室1层次分析法原理章牧1背景介绍AHP(AnalyticHierarchyProcess)层次分析法是美国运筹学家Saaty教授于二十世纪80年代提出的一种实用的多方案或多目标的决策方法。其主要特征是，它合理地将定性与定量的决策结合起来，按照思维、心理的规律把决策过程层次化、数量化。该方法自1982年被介绍到我国以来，以其定性与定量相结合地处理各种决策因素的特点，以及其系统灵活简洁的优点，迅速地在我国社会经济各个领域内，如能源系统分析、城市规划、经济管理、科研评价等，得到了广泛的重视和应用。2背景介绍2层次分析法的基本思路：先分解后综合整理和综合人们的主观判断，使定性分析与定量分析有机结合，实现定量化决策。首先将所要分析的问题层次化，根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解成不同的组成因素，按照因素间的相互关系及隶属关系，将因素按不同层次聚集组合，形成一个多层分析结构模型，最终归结为最低层（方案、措施、指标等）相对于最高层（总目标）相对重要程度的权值或相对优劣次序的问题。3层次分析法的基本思路：先分解后综合3用AHP分析问题大体要经过以下五个步骤：（1）建立层次结构模型；（2）构造判断矩阵；（3）层次单排序；（4）一致性检验；（5）层次总排序。其中后三个步骤在整个过程中需要逐层地进行。4用AHP分析问题大体要经过以下五个步骤：4常规思维过程确定这些准则在你心目中各占的比重多大；将这两个层次的比较判断进行综合，作出选择。就每一准则将三个地点进行对比；实例：人们在日常生活中经常会碰到多目标决策问题，例如假期某人想要出去旅游，现有三个目的地（方案）：风光绮丽的杭州（P1）、迷人的北戴河（P2）和山水甲天下的桂林（P3）。假如选择的标准和依据（行动方案准则）有5个：景色，费用，饮食，居住和旅途。则常规思维的方式如下：5常确定这些准则在你心目中各占的比重多大；将这两个层次的比较判目标层Z选择旅游目的地景色费用居住饮食旅途准则层C方案层P选择旅游地的层次结构拟解决的问题（总目标）为实现总目标而采取的措施和方案用于解决问题的备选方案（1）建立层次结构模型6目标层Z选择旅游目的地景色费用居住饮食旅途准则层C方案层

通过相互比较确定各准则对于目标的权重，即构造判断矩阵。在层次分析法中，为使矩阵中的各要素的重要性能够进行定量显示，引进了矩阵判断标度（1～9标度法）:（2）构造判断矩阵对于要比较的因子而言，你认为一样重要就是1:1，强烈重要就是9:1，也可以取中间数值6:1等，两两比较，把数值填入，并排列成判断矩阵（判断矩阵是对角线积是1的正反矩阵即可）。7通过相互比较确定各准则对于目标的权重，即构造选择旅游目的地景色费用居住饮食旅途设准则层包含5个准则，景色：C1，费用：C2，居住：C3，饮食：C4，旅途：C5。相对于目标层：选择旅游地，进行两两比较打分。8选择旅游目的地景色费用居住饮食旅途设准则层包相对于景色相对于费用相对于居住相对于饮食相对于旅途构造所有相对于不同准则的方案层判断矩阵9相对于景色相对于费用相对于居住相对于饮食相对于旅途构造所有相所谓层次单排序是指，对于上一层某因素而言，本层次各因素的重要性的排序。具体计算是：对于判断矩阵B，计算满足的特征根与特征向量。（3）层次单排序式中为的最大特征根，为对应于的正规化的特征向量，的分量即是相应元素单排序的权值。10所谓层次单排序是指，对于上一层某因素而言，本基本概念什么是权重（权系数）？注意，X1，X2，…，Xn中有的不是基数变量，而有可能是序数变量如舒适程度或积极性之类。小石块W1小石块Wn小石块W2…设想：把一块单位重量的石头砸成n块小石块

在决策问题中，通常要把变量Z表示成变量x1，x2，…，xn的线性组合：nnxwxwxwz+++=L2211其中.则叫各因素对于目标Z的权重，

叫权向量.nwww,...,,211,01=>å=niiiwwTwnw2w1w),...,,(=11基本概念什么是权重（权系数）？注意，X1，X2，…，X利用判断矩阵计算各因素C对目标层Z的权重（权系数）b.对按行求和得：a.将A的每一列向量归一化得：c.将

归一化，即为近似特征根（权向量）d.计算，作为最大特征根的近似值。例：列向量归一化按行求和归一化úúúûùêêêëé268.0972.0760.1úúúûùêêêëé091.0077.01.0364.0308.03.0545.0615.06.0úúúûùêêêëé=14/16/1412/1621Aå==niiiwAwn1)(1lå==njijiww1~~å==niijijijaaw1/~w=úúúûùêêêëé089.0324.0587.0úúúûùêêêëé=268.0974.0769.1Aw009.3)089.0268.0324.0974.0587.0769.1(31=++=lTnniiiiwwwwwww),...,,(,~/~211==å=iw~ijw~得到排序结果：w=(0.588,0.322,0.090)T,max=3.00912利用判断矩阵计算各因素C对目标层Z的权重（权系数）b.对矩阵与向量的乘积计算：=Awúúúûùêêêëé14/16/1412/1621úúúûùêêêëé089.0324.0587.0=úúúûùêêêëé268.0974.0769.113矩阵与向量的乘积计算：=Awúúúûùêêêëé14/16/判断矩阵的一致性检验（1）一致性指标：判断矩阵通常是不一致的，但是为了能用它的对应于特征根的特征向量作为被比较因素的权向量，其不一致程度应在容许的范围内.如何确定这个范围？CI=0时A一致；CI越大，A的不一致性程度越严重。（3）一致性比率（用于确定A的不一致性的容许范围）n1234567891011RI000.580.9021.411.451.491.51（2）随机一致性指标RI：当CR<0.1时，A的不一致性程度在容许范围内，此时可用A的特征向量作为权向量。RICICR=1--=nnCIl14判断矩阵的一致性检验（1）一致性指标：判断第一步：自上而下，先求判断矩阵A的最大特征根与特征向量。对应于的正规化的特征向量为：15第一步：自上而下，先求判断矩阵A的最大特征根与特征向量。对应第二步：计算与准则层各准则相关的判断矩阵最大特征跟及权向量：相对于景色经计算得：对应于的正规化的特征向量为：16第二步：计算与准则层各准则相关的判断矩阵最大特征跟及权向量：第三步，算出的最大特征值分别为：所对应的特征向量分别为：17第三步，算出的最（4）一致性检验前述计算得到了最大特征跟：查表知平均随机一致性指标RI，从而可检验矩阵一致性：同理，对于第二层次的景色、费用、居住、饮食、旅途五个判断矩阵的一致性检验均通过。18（4）一致性检验前述计算得到了最大特征跟：查表知平均随机一致选择旅游地景色费用居住饮食旅途利用层次结构图绘出从目标层到方案层的计算结果：19选择旅游地景色费用居住饮食旅途利用层次结构图绘出从目标层到方以为列向量构成矩阵：20以为列向量构成矩阵：20决策结果是首选旅游地为，其次为，再次为。一般地，若层次结构由k个层次（目标层算第一层），则方案的优先程度的排序向量为:（5）层次总排序各个方案优先程度的排序向量为：21决策结果是首选旅游地为，其次为，再次为范例一某单位拟从3名干部中选拔一名领导，选拔的标准有政策水平、工作作风、业务知识、口才、写作能力和健康状况。借助AHP方法对3人进行综合评估，并最终完成量化排序。⑴建立层次结构模型目标层选一领导干部健康状况业务知识口才写作能力工作作风准则层方案层政策水平22范例一某单位拟从3名干部中选拔一名领导，选拔的标准有政策水健康情况业务知识写作能力口才政策水平工作作风健康情况业务知识写作能力口才政策水平工作作风A的最大特征值相应的特征向量为：23健康情况业务知识写作能力口才政策水平工作作风健康情况业务知识假设3名候选人关于6个标准的判断矩阵为：健康情况业务知识写作能力口才24假设3名候选人关于6个标准的判断矩阵为：健康情况业务知识写作政策水平工作作风由此可求得各属性的最大特征值和相应的特征向量。各属性的最大特征值25政策水平工作作风由此可求得各属性的最大特征值和相应的特征向量从而有即在3名候选人中应选择A担任领导职务。26从而有即在3名候选人中应选择A担任领导职务。26某工厂有一笔企业留成利润，要由领导决定如何利用。可供选择的方案有：以奖金名义发给职工；扩建集体福利设施；购进新设备等。为了进一步促进企业发展，比如调动职工的积极性、提高企业的技术水平、引进新设备等。如何合理使用这笔利润。范例二合理分配资金的决策27某工厂有一笔企业留成利润，要由领导决定如何利层次结构建模28层次结构建模28计算求解Z-C矩阵OK29计算求解Z-C矩阵OK29C-P矩阵OKOK{0.75,0.25,0}{0,0.167,0.833}30C-P矩阵OKOK{0.75,0.25,0}{0,0OK{0.667,0.333,0}31OK{0.667,0.333,0}31Z-P矩阵OK{0.251,0.218,0.531}P3>P1>P232Z-P矩阵OK{0.251,0.218,0.531}P范例三33范例三333434353536363737383839394040参考素材：部分层次结构模型素材一：有三个后备干部候选人Y1，Y2，Y3，选拔的标准为品德，才能，资力，年龄，群众关系等五个因素，则其层次结构可表述为：选拔干部品德资力群众关系年龄才能Y1Y2Y341参考素材：部分层次结构模型素材一：有三个后备干部候选人Y1，

素材二：科技成果的综合评价，使用以下层次结构模型：直接经济效益C11间接经济效益C12社会效益C13学识水平C21学术创新C22技术水平C23技术创新C24效益C1水平C2规模C3科技成果评价待评价的科技成果42素材二：科技成果的综合评价，使用以下层次结构模型：直接间接工作选择贡献位置收入发展声誉关系供选择的岗位国家综合实力国民收入对外贸易军事力量科技水平社会稳定美、俄、中、日、德等大国素材三：大学生择业的决策，构建以下层次结构模型：素材四：对国家综合实力的评估，适用以下层次结构模型：43工作选择贡位收发声关供选择的岗位国家综合实力国民对外军事科技过河的效益A经济效益B1社会效益B2环境效益B3节省时间C1收入C2岸间商业C3当地商业C4建筑就业C5安全可靠C6交往沟通C7自豪感C8舒适C9进出方便C10美化C11桥梁D1隧道D2渡船D3素材五（1）：横渡江河、海峡方案的抉择—过河效益层次结构44过河的效益经济效益社会效益环境效益节省时间C1收入C2岸间商素材五（2）：横渡江河、海峡方案的抉择—过河代价层次结构过河的代价A经济代价B1环境代价B3社会代价B2投入资金C1操作维护C2冲击渡船业C3冲击生活方式C4交通拥挤C5居民搬迁C6汽车排放物C7对水的污染C8对生态的破坏C9桥梁D1隧道D2渡船D245素材五（2）：横渡江河、海峡方案的抉择—过河代价层次结构过河层次分析法原理章牧暨南大学旅游实验教学中心暨南大学深圳旅游学院地理信息系统与旅游信息技术实验室46层次分析法原理章牧1背景介绍AHP(AnalyticHierarchyProcess)层次分析法是美国运筹学家Saaty教授于二十世纪80年代提出的一种实用的多方案或多目标的决策方法。其主要特征是，它合理地将定性与定量的决策结合起来，按照思维、心理的规律把决策过程层次化、数量化。该方法自1982年被介绍到我国以来，以其定性与定量相结合地处理各种决策因素的特点，以及其系统灵活简洁的优点，迅速地在我国社会经济各个领域内，如能源系统分析、城市规划、经济管理、科研评价等，得到了广泛的重视和应用。47背景介绍2层次分析法的基本思路：先分解后综合整理和综合人们的主观判断，使定性分析与定量分析有机结合，实现定量化决策。首先将所要分析的问题层次化，根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解成不同的组成因素，按照因素间的相互关系及隶属关系，将因素按不同层次聚集组合，形成一个多层分析结构模型，最终归结为最低层（方案、措施、指标等）相对于最高层（总目标）相对重要程度的权值或相对优劣次序的问题。48层次分析法的基本思路：先分解后综合3用AHP分析问题大体要经过以下五个步骤：（1）建立层次结构模型；（2）构造判断矩阵；（3）层次单排序；（4）一致性检验；（5）层次总排序。其中后三个步骤在整个过程中需要逐层地进行。49用AHP分析问题大体要经过以下五个步骤：4常规思维过程确定这些准则在你心目中各占的比重多大；将这两个层次的比较判断进行综合，作出选择。就每一准则将三个地点进行对比；实例：人们在日常生活中经常会碰到多目标决策问题，例如假期某人想要出去旅游，现有三个目的地（方案）：风光绮丽的杭州（P1）、迷人的北戴河（P2）和山水甲天下的桂林（P3）。假如选择的标准和依据（行动方案准则）有5个：景色，费用，饮食，居住和旅途。则常规思维的方式如下：50常确定这些准则在你心目中各占的比重多大；将这两个层次的比较判目标层Z选择旅游目的地景色费用居住饮食旅途准则层C方案层P选择旅游地的层次结构拟解决的问题（总目标）为实现总目标而采取的措施和方案用于解决问题的备选方案（1）建立层次结构模型51目标层Z选择旅游目的地景色费用居住饮食旅途准则层C方案层

通过相互比较确定各准则对于目标的权重，即构造判断矩阵。在层次分析法中，为使矩阵中的各要素的重要性能够进行定量显示，引进了矩阵判断标度（1～9标度法）:（2）构造判断矩阵对于要比较的因子而言，你认为一样重要就是1:1，强烈重要就是9:1，也可以取中间数值6:1等，两两比较，把数值填入，并排列成判断矩阵（判断矩阵是对角线积是1的正反矩阵即可）。52通过相互比较确定各准则对于目标的权重，即构造选择旅游目的地景色费用居住饮食旅途设准则层包含5个准则，景色：C1，费用：C2，居住：C3，饮食：C4，旅途：C5。相对于目标层：选择旅游地，进行两两比较打分。53选择旅游目的地景色费用居住饮食旅途设准则层包相对于景色相对于费用相对于居住相对于饮食相对于旅途构造所有相对于不同准则的方案层判断矩阵54相对于景色相对于费用相对于居住相对于饮食相对于旅途构造所有相所谓层次单排序是指，对于上一层某因素而言，本层次各因素的重要性的排序。具体计算是：对于判断矩阵B，计算满足的特征根与特征向量。（3）层次单排序式中为的最大特征根，为对应于的正规化的特征向量，的分量即是相应元素单排序的权值。55所谓层次单排序是指，对于上一层某因素而言，本基本概念什么是权重（权系数）？注意，X1，X2，…，Xn中有的不是基数变量，而有可能是序数变量如舒适程度或积极性之类。小石块W1小石块Wn小石块W2…设想：把一块单位重量的石头砸成n块小石块

在决策问题中，通常要把变量Z表示成变量x1，x2，…，xn的线性组合：nnxwxwxwz+++=L2211其中.则叫各因素对于目标Z的权重，

叫权向量.nwww,...,,211,01=>å=niiiwwTwnw2w1w),...,,(=56基本概念什么是权重（权系数）？注意，X1，X2，…，X利用判断矩阵计算各因素C对目标层Z的权重（权系数）b.对按行求和得：a.将A的每一列向量归一化得：c.将

归一化，即为近似特征根（权向量）d.计算，作为最大特征根的近似值。例：列向量归一化按行求和归一化úúúûùêêêëé268.0972.0760.1úúúûùêêêëé091.0077.01.0364.0308.03.0545.0615.06.0úúúûùêêêëé=14/16/1412/1621Aå==niiiwAwn1)(1lå==njijiww1~~å==niijijijaaw1/~w=úúúûùêêêëé089.0324.0587.0úúúûùêêêëé=268.0974.0769.1Aw009.3)089.0268.0324.0974.0587.0769.1(31=++=lTnniiiiwwwwwww),...,,(,~/~211==å=iw~ijw~得到排序结果：w=(0.588,0.322,0.090)T,max=3.00957利用判断矩阵计算各因素C对目标层Z的权重（权系数）b.对矩阵与向量的乘积计算：=Awúúúûùêêêëé14/16/1412/1621úúúûùêêêëé089.0324.0587.0=úúúûùêêêëé268.0974.0769.158矩阵与向量的乘积计算：=Awúúúûùêêêëé14/16/判断矩阵的一致性检验（1）一致性指标：判断矩阵通常是不一致的，但是为了能用它的对应于特征根的特征向量作为被比较因素的权向量，其不一致程度应在容许的范围内.如何确定这个范围？CI=0时A一致；CI越大，A的不一致性程度越严重。（3）一致性比率（用于确定A的不一致性的容许范围）n1234567891011RI000.580.9021.411.451.491.51（2）随机一致性指标RI：当CR<0.1时，A的不一致性程度在容许范围内，此时可用A的特征向量作为权向量。RICICR=1--=nnCIl59判断矩阵的一致性检验（1）一致性指标：判断第一步：自上而下，先求判断矩阵A的最大特征根与特征向量。对应于的正规化的特征向量为：60第一步：自上而下，先求判断矩阵A的最大特征根与特征向量。对应第二步：计算与准则层各准则相关的判断矩阵最大特征跟及权向量：相对于景色经计算得：对应于的正规化的特征向量为：61第二步：计算与准则层各准则相关的判断矩阵最大特征跟及权向量：第三步，算出的最大特征值分别为：所对应的特征向量分别为：62第三步，算出的最（4）一致性检验前述计算得到了最大特征跟：查表知平均随机一致性指标RI，从而可检验矩阵一致性：同理，对于第二层次的景色、费用、居住、饮食、旅途五个判断矩阵的一致性检验均通过。63（4）一致性检验前述计算得到了最大特征跟：查表知平均随机一致选择旅游地景色费用居住饮食旅途利用层次结构图绘出从目标层到方案层的计算结果：64选择旅游地景色费用居住饮食旅途利用层次结构图绘出从目标层到方以为列向量构成矩阵：65以为列向量构成矩阵：20决策结果是首选旅游地为，其次为，再次为。一般地，若层次结构由k个层次（目标层算第一层），则方案的优先程度的排序向量为:（5）层次总排序各个方案优先程度的排序向量为：66决策结果是首选旅游地为，其次为，再次为范例一某单位拟从3名干部中选拔一名领导，选拔的标准有政策水平、工作作风、业务知识、口才、写作能力和健康状况。借助AHP方法对3人进行综合评估，并最终完成量化排序。⑴建立层次结构模型目标层选一领导干部健康状况业务知识口才写作能力工作作风准则层方案层政策水平67范例一某单位拟从3名干部中选拔一名领导，选拔的标准有政策水健康情况业务知识写作能力口才政策水平工作作风健康情况业务知识写作能力口才政策水平工作作风A的最大特征值相应的特征向量为：68健康情况业务知识写作能力口才政策水平工作作风健康情况业务知识假设3名候选人关于6个标准的判断矩阵为：健康情况业务知识写作能力口才69假设3名候选人关于6个标准的判断矩阵为：健康情况业务知识写作政策水平工作作风由此可求得各属性的最大特征值和相应的特征向量。各属性的最大特征值70政策水平工作作风由此可求得各属性的最大特征值和相应的特征向量从而有即在3名候选人中应选择A担任领导职务。71从而有即在3名候选人中应选择A担任领导职务。26某工厂有一笔企业留成利润，要由领导决定如何利用。可供选择的方案有：以奖金名义发给职工；扩建集体福利设施；购进新设备等。为了进一步促进企业发展，比如调动职工的积极性、提高企业的技术水平、引进新设备等。如何合理使用这笔利润。范例二合理分配资金的决策72某工厂有一