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文档简介
计算机模拟实验目的:1.学习计算机模拟的根本过程与方法;2.会做简单的计算机模拟。实验内容:一、了解什么是模拟模拟就是利用物理的、数学的模型来类比、模仿现实系统及其演变过程,以寻求过程规律的一种方法。模拟的根本思想是建立一个试验模型,这个模型包含所研究系统的主要特点.通过对这个实验模型的运行,获得所要研究系统的必要信息模拟的方法:1、物理模拟:对实际系统及其过程用功能相似的实物系统去模仿。例如,军事演习、船艇实验、沙盘作业等。物理模拟通常花费较大、周期较长,且在物理模型上改变系统结构和系数都较困难。而且,许多系统无法进行物理模拟,如社会经济系统、生态系统等。2、数学模拟在一定的假设条件下,运用数学运算模拟系统的运行,称为数学模拟。现代的数学模拟都是在计算机上进行的,称为计算机模拟。计算机模拟可以反复进行,改变系统的结构和系数都比拟容易。在实际问题中,面对一些带随机因素的复杂系统,用分析方法建模常常需要作许多简化假设,与面临的实际问题可能相差甚远,以致解答根本无法应用。这时,计算机模拟几乎成为唯一的选择。二、报童问题某报童以每份0.03元的价格买进报纸,以0.05元的价格出售.根据长期统计,报纸每天的销售量及百分率为销售量200210220230240250百分率0.100.200.400.150.100.05当天销售不出去的报纸,将以每份0.02元的价格退还报社.试用模拟方法确定报童每天买进报纸数量,使报童的平均总收入为最大?[1]系统的假设:〔1〕模拟时间充分大;〔2〕报童购置报纸量介于销售量最小值与最大值之间;〔3〕不考虑有重大事件发生时卖报的顶峰期,也不考虑风雨天气时卖报的低谷期。[2]问题分析报童购进数量应根据需求量确定,但需求量是随机的,所以报童每天如果购进的报纸太少,不够买的,会少赚钱;如果购进太多,卖不完就要赔钱,这样由于每天报纸的需求量是随机的,致使报童每天的收入也是随机的,因此衡量报童的收入,不能是报童每天的收入,而应该是他长期〔几个月、一年〕卖报的日平均收入。我们可以应用计算机模拟的方法在模拟时间充分大的条件下〔例如10000天〕,模拟每天的销售量,因而确定每天应买进多少报纸才能使平均总收入到达最大值。设该问题的销售量为离散型随机变量,有分布列。所谓对离散型随机变量的模拟,其实质就是通过计算机上的模拟试验来取得在真实试验下的样本值,由分布列知只取数值,中的某一个.对离散型随机变量的一般模拟方法如下:(1)在直线上将[0,1]区间划分成假设干个子区间,其分点记为,,分点的坐标如下列图所示:001〔2〕在计算机上取伪随机数;〔3〕判定在轴上所落的位置,假设,那么可以认为的一次真实试验样本值取。[3]符号假设BUYMIN:每天的最小购置量BUYMAX:每天的最大购置量SIMUDAY:模拟时间sell_amount:报童销售量buy_amount:报童购置量percentage:销售百分率ave_profit:总平均利润loop_buy:当天购置量loop_day:当天时间[4]模拟框图初始化:初始化:BUYMIN;BUYMAX;SIMUDAY
;percentagebuy_amount=0;ave_profit=0;loop_buy=BUYMIN;sum_profit=0;loop_day=1产生随机数,根据选取sell_amountloop_day++loop_buy<sell_amount?sum_profit+=loop_buy*(0.05-0.03)sum_profit+=sell_amount*(0.05-0.03)+(loop_buy-sell_amount)*(0.02-0.03)buy_amount=[buy_amount,loop_buy];ave_profit=[ave_profit,sum_profit/SIMUDAY];;loop_day>SIMUDAY?loop_buy>BUYMAX?输出max(buy_amount),max(ave_profit);loop_buy++YNNYYNEND[5]计算机程序:在Matlab软件包中编程,共需两个M-文件:main.m,Getprofit.m,主程序为main.m.%主文件main.m:
BUYMIN=200;
%
每天的最小购置量
BUYMAX=250;
%
每天的最大购置量
SIMUDAY=1.0e+5;
%模拟时间sell_amount=200:10:250;
%销售量
percentage=[0.10.30.70.850.951];
%
百分率
buy_amount=0;
ave_profit=0;
forloop_buy=BUYMIN:BUYMAX
sum_profit=0;
forloop_day=1:SIMUDAY
index=find(percentage>=rand);%产生随机数,用于决定当天的销售量
sum_profit=sum_profit+GetProfit(loop_buy,sell_amount(index(1)));
end
buy_amount=[buy_amount,loop_buy];%循环嵌套
ave_profit=[ave_profit,sum_profit/SIMUDAY];%循环嵌套
end
buy_amount(1)=[];%第一个元素置空
ave_profit(1)=[];
[val,id]=max(ave_profit)
%显示最大平均收入val
buy=buy_amount(id)
%显示在平均收入最大情况下的每天的购置量buy
xlabel='每天的购置量';
ylabel='平均利润';
plot(buy_amount,ave_profit,'*:');%函数GetProfit.m代码:functionre=GetProfit(a,b)
ifa<b%供不应求:报童购置量小于销售量
re=a*(0.05-0.03);
else%供过于求:报童购置量大于销售量
re=b*(0.05-0.03)+(a-b)*(0.02-0.03);
end运行结果:val=4.2801id=21buy=220
该结果说明当报童每天买进报纸数量为220,报童的平均总收入为最大,且最大为4.2801。三、结果分析使用计算机模拟法解决卖报童问题,在计算精度以及收敛速度问题上均能到达一个较好的效果,能有效地解决此问题。计
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