灰色關(guān)聯(lián)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

灰色關(guān)聯(lián)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳寶平

(內(nèi)蒙古財(cái)經(jīng)大學(xué) 計(jì)算機(jī)信息管理系,內(nèi)蒙古 呼和浩特010051)

摘要針對(duì)灰色關(guān)聯(lián)分析法,使用Visual C++設(shè)計(jì)了灰色關(guān)聯(lián)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括常用的5種灰色關(guān)聯(lián)分析方法,分析需要的核心數(shù)據(jù)通過(guò)Excel表格導(dǎo)入,采用OLE自動(dòng)化技術(shù)對(duì)Excel表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,簡(jiǎn)化了用戶(hù)的操作。并在顯示結(jié)果時(shí),每個(gè)方法均按照其各自步驟顯示每一步的計(jì)算結(jié)果,便于用戶(hù)了解數(shù)據(jù)在過(guò)程中的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確性高。

關(guān)鍵詞灰色理論;灰色關(guān)聯(lián)分析;灰色關(guān)聯(lián)度;OLE自動(dòng)化

收稿日期:2015-08-08

基金項(xiàng)目:內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究基金資助項(xiàng)目(NJZY1320)

作者簡(jiǎn)介:陳寶平(1970 —),女,教授。研究方向:最優(yōu)化理論與算法。E-mail:cbpmoonsong@126.com

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2015.12.028

中圖分類(lèi)號(hào)TP391.72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

Design and Implementation of Grey Relation Analysis System

CHEN Baoping

(Department of Computer Information Management,Inner Mongolia University of

Finance and Economics,Hohhot 010051,China)

AbstractA grey relative analysis system consisting of five basic grey relative analysis methods is designed using Visual C++ language.The core data is imported into the system through Excel and processed by Object Link Embedded automation techniques,thus a simplified operation.Result for each step of different methods is displayed for convenient grasp of the process of data variation.The experimental result shows that the system has characteristics of simple operation,high practicality and accuracy.

Keywordsgrey theory;grey relation analysis method;grey correlation;object link embedded automation

灰色系統(tǒng)是由我國(guó)學(xué)者鄧聚龍?jiān)?0世紀(jì)70年代末、80年代初提出的?；疑到y(tǒng)理論是一種綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)分析方法,對(duì)含有未知信息的系統(tǒng)利用已知信息通過(guò)信息處理進(jìn)行預(yù)測(cè)、判斷與決策的理論?；疑P(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論中的關(guān)鍵內(nèi)容之一,它指的是事物之間的不確定關(guān)聯(lián)。其采用灰色關(guān)聯(lián)度來(lái)量化系統(tǒng)內(nèi)各評(píng)價(jià)因素的相互聯(lián)系、相互影響與相互作用,若因子參數(shù)序列構(gòu)成的空間幾何曲線(xiàn)越接近,則關(guān)聯(lián)度越大[1]。灰色關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)樣本量的多少和樣本有無(wú)規(guī)律要求不高,彌補(bǔ)了數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法做系統(tǒng)分析所導(dǎo)致的缺憾。灰色關(guān)聯(lián)分析方法現(xiàn)已成功應(yīng)用于聚類(lèi)、預(yù)測(cè)、評(píng)估和決策等方面,在實(shí)際應(yīng)用研究中有著較高的作用和地位[2-3]。

本文介紹了5種常用的灰色關(guān)聯(lián)法:絕對(duì)關(guān)聯(lián)、相對(duì)關(guān)聯(lián)、綜合關(guān)聯(lián)、相似關(guān)聯(lián)、接近關(guān)聯(lián)及相關(guān)的術(shù)語(yǔ),使用Visual C++設(shè)計(jì)了灰色關(guān)聯(lián)分析系統(tǒng),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性與正確性。

1灰色關(guān)聯(lián)分析的基本術(shù)語(yǔ)

根據(jù)文獻(xiàn)[1],給出灰色關(guān)聯(lián)分析法相關(guān)的一些基本概念(以下的定義中k=1,2,…,n,i,j=1,2,…,m):

定義1令X0為系統(tǒng)特征行為序列,其在序號(hào)k上的觀測(cè)數(shù)據(jù)為x0(k),則X0=(x0(1),x0(2),…,x0(n))。

定義2設(shè)Xi為系統(tǒng)因素,其在序號(hào)k上的觀測(cè)數(shù)據(jù)為xi(k),則稱(chēng)Xi=(xi(1),xi(2),…,xi(n))為因素Xi的行為序列。

定義3設(shè)序列Xi=(xi(1),xi(2),…,xi(n)),折線(xiàn)Xi-xi(1)=(xi(1)-xi(1),xi(2)-xi(1),…,xi(n)-xi(1)),令si=∫n1(Xi-xi(1))dt。

以下定義中設(shè)序列Xi與Xj長(zhǎng)度相同且初值皆不為零。

關(guān)聯(lián)度,記為γij。

定義6設(shè)εij與γij分別為其絕對(duì)關(guān)聯(lián)度與相對(duì)關(guān)聯(lián)度,將ρij=θεij+(1-θ)γij,θ∈[0,1],記作Xi與Xj的灰色綜合關(guān)聯(lián)度。

2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

灰色關(guān)聯(lián)分析系統(tǒng)是一個(gè)能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并完成關(guān)聯(lián)分析的系統(tǒng),整個(gè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)加工模塊、數(shù)據(jù)分析模塊。軟件流程如圖1所示。

圖1　軟件流程圖

2.1數(shù)據(jù)接收模塊

VisualC++作為常用的編程工具,具有強(qiáng)大的功能,但對(duì)數(shù)據(jù)的輸入,格式上要求嚴(yán)格[4],這給用戶(hù)帶來(lái)了諸多不便。為簡(jiǎn)化用戶(hù)的操作,將特征行為序列、相關(guān)因素行為序列等系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Excel表格中,然后利用OLE(ObjectLinkEmbeded)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。C++操作Excel的方法眾多,其中OLE自動(dòng)化技術(shù)方式對(duì)Excel的讀寫(xiě)比其他方法功能強(qiáng)。OLE自動(dòng)化技術(shù)是指允許一個(gè)應(yīng)用程序通過(guò)編程控制另一個(gè)應(yīng)用程序“自愿”提供的功能的技術(shù)[5-6]。通過(guò)啟動(dòng)Excel進(jìn)程為程序讀寫(xiě)XLS數(shù)據(jù),OLE自動(dòng)化工作流程如圖2所示。

圖2　OLE自動(dòng)化工作流程圖

2.2數(shù)據(jù)加工模塊

若將系統(tǒng)因素集合中各個(gè)因素視為空間中的點(diǎn),將每一因素關(guān)于不同時(shí)刻、不同指標(biāo)、不同對(duì)象的觀測(cè)數(shù)據(jù)視為點(diǎn)的坐標(biāo),得到的樣本數(shù)據(jù),存儲(chǔ)在Excel中,經(jīng)OLE技術(shù)處理后,還需再次經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)化。加工模塊包括:讀入樣本序列、將序列化為等時(shí)距序列、計(jì)算始點(diǎn)零化像。

2.3數(shù)據(jù)分析模塊

數(shù)據(jù)分析模塊分為5個(gè)子模塊:絕對(duì)關(guān)聯(lián)、相對(duì)關(guān)聯(lián)、綜合關(guān)聯(lián)、相似關(guān)聯(lián)和接近關(guān)聯(lián),由用戶(hù)自身選擇具體的分析方法。抽象出5個(gè)子模塊公共部分,定義一個(gè)灰色模型類(lèi)DataAnalytics。5種關(guān)聯(lián)分析法分別設(shè)計(jì)為5個(gè)類(lèi),其中絕對(duì)關(guān)聯(lián)類(lèi)AbsoAnalysis,相對(duì)關(guān)聯(lián)類(lèi)RelaAnalysis,綜合關(guān)聯(lián)類(lèi)MultAnalysis、相似關(guān)聯(lián)類(lèi)SimilaAnalysis、接近關(guān)聯(lián)類(lèi)ApprAnalysis,這5個(gè)類(lèi)均是類(lèi)DataAnalytics的派生類(lèi)。同時(shí)類(lèi)DataAnalytics也為其他類(lèi)的實(shí)現(xiàn)提供了接口,在其使用過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)多態(tài)。

類(lèi)AbsoAnalysis和類(lèi)RelaAnalysis中增加方法step3(),step3直接調(diào)用方法init、step1和step2,便可得到相應(yīng)的值,不同的只是init方法中的參數(shù)不同。類(lèi)MultAnalysis、類(lèi)SimilaAnalysis與類(lèi)ApprAnalysis中也增加了各自的方法step3(),分別計(jì)算綜合關(guān)聯(lián)度、相似關(guān)聯(lián)度和接近關(guān)聯(lián)度。類(lèi)DataAnalytics中的方法run,其作用是調(diào)用方法step3,其中方法step3只是屬于各個(gè)派生類(lèi)本身,其屬性為私有,對(duì)象對(duì)外呈現(xiàn)的接口僅為方法run。

5種關(guān)聯(lián)分析法計(jì)算步驟不同,在顯示結(jié)果時(shí)每種關(guān)聯(lián)法都是按照其各自步驟顯示每一步的計(jì)算結(jié)果,便于用戶(hù)了解數(shù)據(jù)在過(guò)程中的變化情況,因此需分別定義各自的display()方法。

3數(shù)據(jù)測(cè)試

本文選取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是文獻(xiàn)[1]中的舉例,河南省葛縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)的灰色關(guān)聯(lián)分析。相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　河南省葛縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)

將表1的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為Excel文件,然后將此文件按要求輸入到系統(tǒng)中,選擇灰色綜合關(guān)聯(lián)分析進(jìn)行分析,系統(tǒng)運(yùn)行后的界面如圖3所示。

圖3　灰色綜合關(guān)聯(lián)度分析

輸入目標(biāo)文件,填寫(xiě)目標(biāo)文件中的核心數(shù)據(jù)行和列,填寫(xiě)θ值,點(diǎn)擊計(jì)算按鈕之后,運(yùn)行結(jié)果如圖4所示。

圖4　程序運(yùn)行結(jié)果

綜合關(guān)聯(lián)分析法包括了絕對(duì)關(guān)聯(lián)和相對(duì)關(guān)聯(lián)的計(jì)算過(guò)程,從運(yùn)行結(jié)果可看出,從第一步到最后的結(jié)論,該系統(tǒng)得出的計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)[1]中的結(jié)果完全一致。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)例驗(yàn)證,系統(tǒng)中提供的5種灰色關(guān)聯(lián)分析法結(jié)果均是正確的。

4結(jié)束語(yǔ)

灰色關(guān)聯(lián)分析法被廣泛的應(yīng)用,解決了科研、生產(chǎn)中的大量實(shí)際問(wèn)題[7-10]。本文根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析法的原理,編寫(xiě)了相應(yīng)的系統(tǒng),該系統(tǒng)提供了5種常用的關(guān)聯(lián)分析法,經(jīng)數(shù)據(jù)測(cè)試,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,有效避免了計(jì)算過(guò)程中由于因子眾多、數(shù)據(jù)復(fù)雜而造成的人工計(jì)算誤差。

參考文獻(xiàn)

[1]劉思峰,黨耀國(guó),方志耕,等.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M].5版.北京:科學(xué)出版社,2010.

[2]寧凌,杜軍,胡彩霞.基于灰色關(guān)聯(lián)分析法的我國(guó)海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)選擇研究[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì),2014,30(8):31-36.

[3]申劍,史淑娟,周揚(yáng),等.基于改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析法的丹江口流域地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2014,30(5):41-46.

[4]StephenPrata.C++PrimerPlus[M].6版.北京:人民郵電出版社,2015.

[5]余艷艷,周明剛.VC++實(shí)現(xiàn)Excel操作自動(dòng)化的方法研究與應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2010,29(3):7-9.

[6]陳特放,方斌.VC平臺(tái)下基于OLE的Word自動(dòng)化操作應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2009(9):123-125.

[7]陳寶平.基于灰色關(guān)聯(lián)法的私營(yíng)企業(yè)就業(yè)評(píng)價(jià)模型[J].電腦與信息技術(shù),2012(6):19-21.

[8]黨耀國(guó),劉思峰,王正新,等.灰色預(yù)測(cè)與決策模型研究[M].北京:科學(xué)出版社,2009.

[9]任宇,楊小金.基于灰色關(guān)聯(lián)分析法的我國(guó)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力研究[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì),2015(5):80-86.

[10]陳寶平.灰色關(guān)聯(lián)分析法在產(chǎn)品成本因素分析中的應(yīng)用[J].電子科技,2012,25(5):145-147.