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管理建模與仿真——基于Python語言 版權信息
- ISBN：9787030716545
- 條形碼：9787030716545 ; 978-7-03-071654-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
管理建模與仿真——基于Python語言 本書特色
突出建模方法與仿真技術在管理領域的應用，強化案例與實際問題的融合，促進觸類旁通，鍛煉解決管理實踐問題的能力；用案例承載思政元素，與課程內容有機融合，助力教師開展課程思政教學
管理建模與仿真——基于Python語言 內容簡介
教材首先介紹建模理論、仿真方法與技術；然后，講解Python語言基礎及其Numpy、Pandas、Matplotlib等庫；*后，系統(tǒng)梳理預測、評價、很優(yōu)化等管理科學問題的原理、方法的基礎上，詳細分析這些管理問題解決的多種建模方法及其Python仿真程序。教材強化案例與管理實際問題的結合，講解問題描述與分析過程，解讀仿真程序，使學生能夠在學習建模與仿真方法的同時，做到觸類旁通，反復練習，從而掌握解決管理問題的建模與仿真方法。
管理建模與仿真——基于Python語言 目錄
目錄
**篇 建模與仿真理論
第1章 導論 3
1.1 系統(tǒng)及其分類 4
1.2 系統(tǒng)建模 7
1.3 系統(tǒng)仿真 10
1.4 系統(tǒng)建模與仿真技術的應用 12
第2章 建模的基本理論 15
2.1 建模的原則與模型的有效性 16
2.2 演繹推理 19
2.3 系統(tǒng)辨識理論 21
2.4 相似理論 23
2.5 灰色系統(tǒng)理論 26
2.6 自組織理論 28
2.7 元胞自動機理論 33
第3章 仿真方法與技術 40
3.1 仿真技術的分類 41
3.2 仿真的一般過程 44
3.3 仿真技術的特點和作用 47
3.4 仿真技術的應用 48
3.5 仿真技術的發(fā)展 50
第二篇 Python基礎
第4章 Python語言基礎 55
4.1 Python簡介 56
4.2 Anaconda 58
4.3 Python基礎語法 65
4.4 Python基本數據類型 69
4.5 Python流程控制語句 84
4.6 Python函數和類 85
第5章 Numpy庫和Pandas庫 91
5.1 Numpy庫 92
5.2 Pandas庫 122
第6章 數據可視化Matplotlib庫 143
6.1 Matplotlib概述 145
6.2 使用pyplot創(chuàng)建圖形 145
6.3 Matplotlib參數配置 149
6.4 分析變量間關系圖 153
6.5 分析變量數據分布和分散狀況 157
第三篇 預測問題的建模與仿真
第7章 預測概述 167
7.1 預測的基本概念 168
7.2 預測的基本原理與步驟 170
7.3 預測數據的收集與預處理 173
7.4 預測方法的分類 181
第8章 BP神經網絡預測建模與仿真 183
8.1 人工神經網絡基本理論 184
8.2 BP神經網絡算法 190
8.3 組建BP神經網絡的注意事項 192
8.4 BP神經網絡預測的Python建模仿真 193
第9章 灰色預測建模與仿真 202
9.1 灰色系統(tǒng)概論 203
9.2 灰色預測模型 205
9.3 灰色預測的Python建模仿真 209
第四篇 評價問題的建模與仿真
第10章 評價概述 225
10.1 評價概念 226
10.2 評價尺度 227
10.3 評價的原則 227
10.4 評價的步驟 228
第11章 層次分析法建模與仿真 232
11.1 層次分析法的基本原理 233
11.2 層次分析法的Python建模仿真 238
第12章 模糊綜合評價法建模與仿真 243
12.1 模糊理論的基本概念 244
12.2 模糊綜合評價法的基本原理 247
12.3 模糊綜合評價法的Python建模仿真 250
第五篇 *優(yōu)化問題的建模與仿真
第13章 *優(yōu)化問題基本理論 255
13.1 *優(yōu)化理論的發(fā)展 256
13.2 *優(yōu)化問題概述 256
13.3 *優(yōu)化問題的數學模型 259
13.4 *優(yōu)化問題的求解步驟 260
第14章 遺傳算法建模與仿真 262
14.1 遺傳算法的基本原理 263
14.2 遺傳算法的流程 266
14.3 遺傳算法的優(yōu)缺點 266
14.4 遺傳算法的Python建模仿真 267
第15章 模擬退火算法建模與仿真 277
15.1 模擬退火算法概述 278
15.2 模擬退火算法的Python建模仿真 280
第16章 蟻群算法建模與仿真 288
16.1 蟻群算法概述 289
16.2 蟻群算法的Python建模仿真 291
第17章 粒子群優(yōu)化算法建模與仿真 298
17.1 粒子群優(yōu)化算法概述 299
17.2 粒子群優(yōu)化算法的Python建模仿真 303
參考文獻 308
**篇 建模與仿真理論
第1章 導論 3
1.1 系統(tǒng)及其分類 4
1.2 系統(tǒng)建模 7
1.3 系統(tǒng)仿真 10
1.4 系統(tǒng)建模與仿真技術的應用 12
第2章 建模的基本理論 15
2.1 建模的原則與模型的有效性 16
2.2 演繹推理 19
2.3 系統(tǒng)辨識理論 21
2.4 相似理論 23
2.5 灰色系統(tǒng)理論 26
2.6 自組織理論 28
2.7 元胞自動機理論 33
第3章 仿真方法與技術 40
3.1 仿真技術的分類 41
3.2 仿真的一般過程 44
3.3 仿真技術的特點和作用 47
3.4 仿真技術的應用 48
3.5 仿真技術的發(fā)展 50
第二篇 Python基礎
第4章 Python語言基礎 55
4.1 Python簡介 56
4.2 Anaconda 58
4.3 Python基礎語法 65
4.4 Python基本數據類型 69
4.5 Python流程控制語句 84
4.6 Python函數和類 85
第5章 Numpy庫和Pandas庫 91
5.1 Numpy庫 92
5.2 Pandas庫 122
第6章 數據可視化Matplotlib庫 143
6.1 Matplotlib概述 145
6.2 使用pyplot創(chuàng)建圖形 145
6.3 Matplotlib參數配置 149
6.4 分析變量間關系圖 153
6.5 分析變量數據分布和分散狀況 157
第三篇 預測問題的建模與仿真
第7章 預測概述 167
7.1 預測的基本概念 168
7.2 預測的基本原理與步驟 170
7.3 預測數據的收集與預處理 173
7.4 預測方法的分類 181
第8章 BP神經網絡預測建模與仿真 183
8.1 人工神經網絡基本理論 184
8.2 BP神經網絡算法 190
8.3 組建BP神經網絡的注意事項 192
8.4 BP神經網絡預測的Python建模仿真 193
第9章 灰色預測建模與仿真 202
9.1 灰色系統(tǒng)概論 203
9.2 灰色預測模型 205
9.3 灰色預測的Python建模仿真 209
第四篇 評價問題的建模與仿真
第10章 評價概述 225
10.1 評價概念 226
10.2 評價尺度 227
10.3 評價的原則 227
10.4 評價的步驟 228
第11章 層次分析法建模與仿真 232
11.1 層次分析法的基本原理 233
11.2 層次分析法的Python建模仿真 238
第12章 模糊綜合評價法建模與仿真 243
12.1 模糊理論的基本概念 244
12.2 模糊綜合評價法的基本原理 247
12.3 模糊綜合評價法的Python建模仿真 250
第五篇 *優(yōu)化問題的建模與仿真
第13章 *優(yōu)化問題基本理論 255
13.1 *優(yōu)化理論的發(fā)展 256
13.2 *優(yōu)化問題概述 256
13.3 *優(yōu)化問題的數學模型 259
13.4 *優(yōu)化問題的求解步驟 260
第14章 遺傳算法建模與仿真 262
14.1 遺傳算法的基本原理 263
14.2 遺傳算法的流程 266
14.3 遺傳算法的優(yōu)缺點 266
14.4 遺傳算法的Python建模仿真 267
第15章 模擬退火算法建模與仿真 277
15.1 模擬退火算法概述 278
15.2 模擬退火算法的Python建模仿真 280
第16章 蟻群算法建模與仿真 288
16.1 蟻群算法概述 289
16.2 蟻群算法的Python建模仿真 291
第17章 粒子群優(yōu)化算法建模與仿真 298
17.1 粒子群優(yōu)化算法概述 299
17.2 粒子群優(yōu)化算法的Python建模仿真 303
參考文獻 308
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管理建模與仿真——基于Python語言 節(jié)選
**篇 建模與仿真理論 第1章 導論 導論 【學習目標】 1. 掌握系統(tǒng)、模型、系統(tǒng)仿真的概念及關系。 2. 理解建模方法與步驟。 3. 了解系統(tǒng)建模與仿真技術的應用。 【開篇案例】 人民科學家錢學森和系統(tǒng)科學 2021年12月11日是人民科學家錢學森110周年誕辰紀念日。錢學森一生對國家、對人民奉獻甚多，作為學者，其*大的貢獻是豐富了系統(tǒng)科學理論，率先提出并闡明了復雜系統(tǒng)科學的思想及其學科體系，這一理論已在中國得到了多方面的成功驗證。 錢學森系統(tǒng)科學思想的形成和發(fā)展大體可分為三大階段：**階段從20世紀50年代到70年代末，這一階段的思想內涵集中體現(xiàn)于《工程控制論》和“組織管理的技術—系統(tǒng)工程”；第二階段的創(chuàng)新發(fā)展凝結在1990年發(fā)表的“一個科學新領域—開放的復雜巨系統(tǒng)及其方法論”；第三階段的深化研究的標志是2001年發(fā)表的“以人為主發(fā)展大成智慧工程—錢學森談系統(tǒng)工程和系統(tǒng)科學的發(fā)展”。 20世紀中葉，由于生產力的巨大發(fā)展，出現(xiàn)了許多大型、復雜的工程技術和社會經濟問題，它們都以系統(tǒng)的面貌出現(xiàn)，都要求從整體上加以優(yōu)化解決。1954年錢學森撰寫的《工程控制論》，以及1957年由其發(fā)表的“論技術科學”不僅是對系統(tǒng)科學發(fā)展的重大貢獻，也鮮明體現(xiàn)出這些時代精神。 1955年回國后，錢學森在“兩彈一星”巨大科技工程中作出的杰出貢獻，以及1978 年在《文匯報》上發(fā)表的總結性的文獻“組織管理的技術—系統(tǒng)工程”，都顯示出那個不平凡年代里艱苦奮斗、自力更生、自主創(chuàng)新的時代精神。 20世紀80～90年代是我國改革開放與快速發(fā)展的年代，也是世界各國走上全球化、信息化、網絡化的年代，世界科學技術越來越向學科交叉、文化融合、超越還原論、研究系統(tǒng)復雜性發(fā)展。錢學森在這些年里提出了原創(chuàng)性的“開放的復雜巨系統(tǒng)及其方法論”，提出了“大成智慧工程和大成智慧學”，也顯示了當代科學發(fā)展的特征。 錢學森在2001年曾說：“23年來，系統(tǒng)工程和系統(tǒng)科學已經有了很大發(fā)展，我們已經從工程系統(tǒng)走到了社會系統(tǒng)，進而提煉出開放的復雜巨系統(tǒng)的理論和處理這種系統(tǒng)的方法論，即以人為主、人-機結合，從定性到定量的綜合集成法，并在工程上逐步實現(xiàn)綜合集成研討廳體系。將來我們要從系統(tǒng)工程、系統(tǒng)科學發(fā)展到大成智慧工程，要集信息和知識之大成，以此來解決現(xiàn)實生活中的復雜問題。” 2005年，錢學森寄語系統(tǒng)科學工作者和科技界：“今天的科學已經不是自然科學那一點東西，而是人類認識客觀世界、改造世界的整個知識體系。我希望大家能用這樣一個體系，去觀察、分析、研究和解決問題，而不僅僅是用幾門學科的知識或者這些學科的交叉。若能這樣，那就厲害嘍。” 人類歷史發(fā)展到20世紀中葉，系統(tǒng)思想經歷了從經驗到哲學到科學、從思辨到定性到定量的發(fā)展，這個趨勢還將繼續(xù)下去。綜觀錢學森系統(tǒng)科學思想發(fā)展過程的時代背景及其主要內涵和特色，我們認識到：錢學森系統(tǒng)科學思想是在全球化、信息化、網絡化時代，中西文化交融的復雜系統(tǒng)思想，是當代系統(tǒng)思想的一種新范式和智慧結晶。我們要深入學習弘揚錢學森系統(tǒng)科學思想，為造福國家、造福人類作出更大貢獻。 【思政思考題】 思考題1：錢學森等老一輩科學家的哪些品質值得我們學習？ 思考題2：你還知道哪些科學家獻身祖國科研事業(yè)的先進事跡？從他們身上你學到了什么？ 1.1 系統(tǒng)及其分類 1.1.1 系統(tǒng)的定義和特性 系統(tǒng)是由多個相互依賴、相互作用的要素（或子系統(tǒng)）按照某種規(guī)律組合起來的、實現(xiàn)特定功能的有機整體。一個系統(tǒng)由若干要素構成。系統(tǒng)有如下特征。 1. 整體性 整體性是系統(tǒng)*基本與本質的特征。系統(tǒng)由兩個或兩個以上要素構成，各組成部分具有一定的獨立性，又相互構成一個有機整體，系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)在系統(tǒng)的整體功能。例如，計算機系統(tǒng)一般由中央處理器（central processing unit，CPU）、存儲器、輸入與輸出設備等硬件構成，同時包含操作系統(tǒng)、應用程序、數據庫等軟件，硬件與軟件共同構成一個整體，從而發(fā)揮出了計算機系統(tǒng)的功能。 2. 相關性 各要素組成了系統(tǒng)，是因為它們之間存在相互聯(lián)系、相互作用、相互影響的關系。這個關系也不是簡單的累加，而是有可能相互增強或相互減弱。一個要素的變化會這樣或那樣地引起系統(tǒng)的變化。例如，人體的呼吸、消化、循環(huán)、排泄、神經等各組成部分通過特定的相互依存、相互制約關系有機地結合在一起，才使得人成為具有特殊高級功能和高度智慧的高等動物。如果人的某一器官出現(xiàn)了問題，就會影響其他器官的正常運行，從而導致人產生不舒服的感覺。 3. 目的性 系統(tǒng)具有能使各要素結合在一起的共同目的（這類系統(tǒng)又稱為組織界系統(tǒng)），各要素就是為了完成系統(tǒng)的既定目標而協(xié)同工作的。系統(tǒng)的目的一般通過更具體的目標來體現(xiàn)，復雜的系統(tǒng)通常不止一個目的，而是多重目的。 4. 階層性 系統(tǒng)作為一個相互作用的諸要素的總體可以分解為一系列子系統(tǒng)，并存在一定的層次結構。系統(tǒng)的階層性表述了系統(tǒng)中不同層次子系統(tǒng)之間的從屬關系或相互作用關系。在不同的層次結構中存在動態(tài)的信息流和物質流，構成了系統(tǒng)的運動特性，為深入研究系統(tǒng)層次之間的控制與協(xié)調功能提供了條件。 5. 環(huán)境適應性 任何系統(tǒng)都有一定的邊界和環(huán)境，它與周圍的環(huán)境產生一定的聯(lián)系和相互作用，從環(huán)境中接收各種影響（包括正常的輸入和隨機干擾），經過系統(tǒng)的轉換，產生一定的輸出，從而對環(huán)境發(fā)生一定的作用。環(huán)境及其影響是經常變化的，為了使系統(tǒng)達到*優(yōu)化，必須對系統(tǒng)進行調節(jié)，使之適應環(huán)境的變化。 在定義一個系統(tǒng)時，首先要確定系統(tǒng)的邊界。盡管世界上的事物是相互聯(lián)系的，但當我們研究某一對象時，總是要將該對象與其環(huán)境區(qū)別開來。邊界確定了系統(tǒng)的范圍，邊界以外的環(huán)境對系統(tǒng)的作用稱為系統(tǒng)的輸入，系統(tǒng)對邊界以外的環(huán)境的作用稱為系統(tǒng)的輸出。 世界上的系統(tǒng)千差萬別，但描述系統(tǒng)離不開三個要素，即實體、屬性和活動。實體確定了系統(tǒng)的構成，明確了描述一個系統(tǒng)的實體也就確定了系統(tǒng)的邊界；屬性也稱為描述變量，描述每一個實體的特征；活動定義了系統(tǒng)內部實體之間的相互作用，從而確定了系統(tǒng)內部發(fā)生變化的過程。 1.1.2 系統(tǒng)分類 系統(tǒng)的分類方法很多，按照不同的分類方法可以得到各種類型的系統(tǒng)。我們僅從建模與仿真研究的需要出發(fā)，對系統(tǒng)進行以下的分類。 1. 確定性系統(tǒng)和隨機系統(tǒng) 按照系統(tǒng)輸入與輸出之間的關系，可以將系統(tǒng)分為確定性系統(tǒng)和隨機系統(tǒng)。 確定性系統(tǒng)是指輸出完全由系統(tǒng)的輸入及相應的轉換關系（包括決策、措施等）所決定的系統(tǒng)。只要知道系統(tǒng)的輸入和轉換關系，就可預先確定系統(tǒng)的輸出。 隨機系統(tǒng)是指在既定的輸入下，系統(tǒng)的輸出是非確定的，帶有隨機的性質。產生隨機性的原因是在系統(tǒng)的輸入過程和轉換過程中存在多種難以預知的偶然因素的作用。盡管隨機系統(tǒng)的輸出不能完全預知，但它們通常遵循一定的統(tǒng)計分布規(guī)律。確定系統(tǒng)輸出（或輸入）的統(tǒng)計分布以及對系統(tǒng)的輸出進行估計，是系統(tǒng)仿真的主要任務之一。 大多數管理系統(tǒng)屬于隨機系統(tǒng)。對于這類系統(tǒng)，當其復雜性超過一定限度時，運用數學分析方法建立系統(tǒng)模型并求解往往是很困難的，甚至是不可能的。這種情況下，仿真方法就顯示出其優(yōu)越性。 2. 連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng) 在系統(tǒng)仿真中*重要的一種分類是按照系統(tǒng)中起主導作用的狀態(tài)變量的變化是否連續(xù)將其分為連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)。與特定時間和研究目的有關的描述系統(tǒng)所需變量的集合稱為系統(tǒng)的狀態(tài)。例如，排隊系統(tǒng)的研究中，狀態(tài)變量可能是正在工作的服務員數量、系統(tǒng)中的顧客數量以及每個顧客到達系統(tǒng)的時間。 連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)的狀態(tài)變量隨時間變化而產生連續(xù)變化的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的動態(tài)特性可以用微分方程或者一組狀態(tài)方程來描述，也可以用一組差分方程或一組離散狀態(tài)方程來描述。究竟采取哪一種描述方法，取決于研究者對系統(tǒng)狀態(tài)隨時間連續(xù)變化的整個過程感興趣，還是僅僅對某些時間點感興趣，或者所能得到的數據資料僅僅限于某些時間點。例如，在一些社會經濟系統(tǒng)中所能得到的只有按月、季度，甚至按年的數據。盡管這類系統(tǒng)實際的狀態(tài)變化是連續(xù)的，但是也只能用差分方程和離散狀態(tài)方程來描述。 離散系統(tǒng)是指系統(tǒng)的狀態(tài)變量在某些離散的時間點瞬時變化的系統(tǒng)。按照系統(tǒng)仿真的術語，狀態(tài)的瞬間變化稱為事件，發(fā)生事件的時刻稱為事件時間。如果事件時間是一些非均勻離散時點，這樣的事件稱為離散事件，相應的系統(tǒng)稱為離散事件系統(tǒng)。 3. 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng) 根據系統(tǒng)要素之間相互作用的性質，可以將系統(tǒng)分為線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)。要素之間的關系*終會影響系統(tǒng)輸入與輸出之間的依賴關系，因此，只要系統(tǒng)中含有非線性環(huán)節(jié)，就是非線性系統(tǒng)。 線性系統(tǒng)是指狀態(tài)變量和輸出變量對于所有可能的輸入變量和初始狀態(tài)都滿足疊加原理的系統(tǒng)。線性系統(tǒng)的狀態(tài)變量（或輸出變量）與輸入變量間的因果關系可用一組線性微分方程或差分方程來描述，這種方程稱為系統(tǒng)的數學模型。 如果系統(tǒng)的輸出不與其輸入成正比，則它是非線性系統(tǒng)。從數學上看，非線性系統(tǒng)的特征是疊加原理不再成立。疊加原理是指描述系統(tǒng)的方程的多個解之和仍為其解。疊加原理可以通過兩種方式失效：其一，方程本身是非線性的；其二，方程本身雖然是線性的，但邊界是未知的或運動的。 實際的系統(tǒng)大多是非線性系統(tǒng)，將其看作線性系統(tǒng)不過是一種抽象和簡化。線性系統(tǒng)模型比較簡單，可以應用業(yè)已成熟的線性系統(tǒng)分析進行研究。基于線性系統(tǒng)模型在建
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