层次分析法例题1

信息与计算科学 021240407 刘文俊层次分析法1.大学生毕业生小李为选择就业岗位建立了层次分析模型，影响就业的因素考虑了收入情况、发展空间、社会声誉三个方面，有三个就业岗位可供选择。

层次结构图如下图，已知：准则层对目标层的成对比较矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=12/15/1213/1531A方案层对准则层的成对比较矩阵分别为：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1272/1147/14/111B ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=13/17/1313/17312B ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=12/16/1214/16413B 请根据层次分析方法为小李确定最佳的工作岗位。

A=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡121512131531列向量归一化 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡125.0111.0131.0250.0222.0217.0625.0667.0652.0 按行求和⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡367.0689.0944.1 归一化 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡122.0230.0648.0= w Aw=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡367.069.0948.1 ⎪⎭⎫ ⎝⎛++=122.0367.023.069.0648.0948.131max λ=3.0036CI=(3.0036-3)/2=0.0018选择就业岗位收入 发展 声誉岗位1 岗位2 岗位3RI=0.58CR=CI/RI=0.0031同理可得矩阵B1对应的权向量为（0.082，0.0315，0.603），最大特征根为3.003， CI=0.0015，CR=0.0026<0.1矩阵B2对应的权向量为（0.668，0.243，0.089），最大特征根为3.008， CI=0.004，CR=0.0069<0.1矩阵B1对应的权向量为（0.700，0.193，0.107），最大特征根为3.005， CI=0.0025，CR=0.0043<0.1岗位一：292.07.0122.023.0668.0648.0082.0=⨯+⨯+⨯ 岗位二：284.0193.0122.023.0243.0648.0315.0=⨯+⨯+⨯ 岗位三：424.0107.0122.023.0089.0648.0603.0=⨯+⨯+⨯则组合权向量W=(0.292，0.284，0.424)，结果表明工作岗位的相对优先排序为B3>B1>B2，小李应选择岗位三2.考虑收入、专业对口、未来生活环境、机缘等因素（最多不超过五个至少三个），自己确定地方（备选方案，至少三个，最多不超过五个）。

层次分析法例题详解
例题：假设一家公司想要改善客户满意度，以下是几项建议：
A. 增加客户服务
B. 提高产品质量
C. 提高客户服务质量
层次分析法：
1.首先，将上述三项建议放入一个表格中，比较它们之间的关系。

建议 | 增加客户服务 | 提高产品质量 | 提高客户服务质量
------|-----------------|------------------|------------------------
关系 | 相关 | 相关 | 直接相关
2.然后，根据上表的关系，将建议分类：
A. 增加客户服务和提高客户服务质量：这两项建议直接相关，可以归为一类，即增加客户服务和提高客户服务质量。

B. 提高产品质量：这一项建议与其他两项建议相关，但不属
于同一类别，可以独立归类。

3.最后，根据分类的结果，提出有效的解决方案：
A. 增加客户服务和提高客户服务质量：可以采取措施增加客
户服务人员的数量，同时提高客户服务质量，如培训客服人员，
提升服务水平。

B. 提高产品质量：可以采取措施改善产品质量，如改进生产流程，提高材料质量，以及实施质量控制等。

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准则层：方案的影响因素有：自然属性、经济价值、基础设施、政府政策。

方案层：设三个方案分别为：农产品产地一产地批发市场一销地批发市场一消费者、农产品产地一产地批发市场一销地批发市场一农贸市场一消费者、农业合作社一第三方物流企业一超市一消费者(本文假设农产品的生产地和销地不在同一个地区)。

方案层：G：最优生鲜农产品流通模式自然属性基础设施经济价值政府政策目标层：准则层：图3—1 递阶层次结构（二）、构造判断(成对比较)矩阵所谓判断矩阵昰以矩阵的形式来表述每一层次中各要素相对其上层要素的相对重要程度。

为了使各因素之间进行两两比较得到量化的判断矩阵，引入1～9的标度，见表为了构造判断矩阵，作者对6个专家进行了咨询，根据专家和作者的经验，四个准则下的两两比较矩阵分别为：（三）、层次单排序及其一致性检验层次单排序就是把本层所有要素针对上一层某一要素，排出评比的次序，这种次序以相对的数值大小来表示。

对应于判断矩阵最大特征根λmax的特征向量，经归一化(使向量中各元素之和等于1)后记为W。

W的元素为同一层次因素对于上一层次因素某因素相对重要性的排序权值，这一过程称为层次单排序。

能否确认层次单排序，需要进行一致性检验，所谓一致性检验是指对A确定不一致的允许范围。

由于λ 连续的依赖于，则λ 比n 大的越多，A 的不一致性越严重。

用最大特征值对应的特征向量作为被比较因素对上层某因素影响程度的权向量，其不一致程度越大，引起的判断误差越大。

某物流企业需要采购一台设备，在采购设备时需要从功能、价格与可维护性三个角度进行评价，考虑应用层次分析法对3个不同品牌的设备进行综合分析评价和排序，从中选出能实现物流规划总目标的最优设备，其层次结构如下图所示。

以A 表示系统的总目标，判断层中1B 表示功能，2B 表示价格，3B 表示可维护性。

C ，C ，3C 表示备选的3种品牌的设备。

解题步骤：1、标度及描述人们定性区分事物的能力习惯用5个属性来表示，即同样重要、稍微重要、较强重要、强烈重要、绝对重要，当需要较高精度时，可以取两个相邻属性之间的值，这样就得到9个数值，即9个标度。

为了便于将比较判断定量化，引入1～9比率标度方法，规定用1、3、5、7、9分别表示根据经验判断，要素i 与要素j 相比：同样重要、稍微重要、较强重ij a ij =1/a ji ；a ii =1； i ，j=1，2，…，n显然，比值越大，则要素i 的重要度就越高。

2、构建判断矩阵A判断矩阵是层次分析法的基本信息，也是进行权重计算的重要依据。

根据结构模型，将图中各因素两两进行判断与比较，构造判断矩阵：●判断矩阵B A (即相对于物流系统总目标，判断层各因素相对重要性目标层判断层 方案层 图 设备采购层次结构图比较)如表1所示；●判断矩阵C B -1(相对功能，各方案的相对重要性比较)如表2所示； ●判断矩阵C B -2(相对价格，各方案的相对重要性比较)如表3所示； ●判断矩阵C B -3(相对可维护性，各方案的相对重要性比较)如表4所 示。

B A -C B -1C B -3一般来讲，在AHP 法中计算判断矩阵的最大特征值与特征向量，必不需要较高的精度，用求和法或求根法可以计算特征值的近似值。

●求和法1）将判断矩阵A 按列归一化（即列元素之和为1）：b ij = a ij /Σa ij ； 2）将归一化的矩阵按行求和：c i =Σb ij （i=1，2，3….n ）；3）将c i 归一化：得到特征向量W =（w 1，w 2，…w n ）T ，w i =c i /Σc i ， W 即为A 的特征向量的近似值；4）求特征向量W 对应的最大特征值： ●求根法1）计算判断矩阵A 每行元素乘积的n 次方根；n nj iji aw ∏==1（i =1, 2, …,n ）2）将i w 归一化，得到∑==ni iii ww w 1；W =（w 1，w 2，…w n ）T 即为A 的特征向量的近似值；3）求特征向量W 对应的最大特征值：(1)判断矩阵B A -的特征根、特征向量与一致性检验 ①计算矩阵B A -的特征向量。

二、AHP 求解层次分析法（Analytic Hierarchy Process ）是一种定量与定性相结合的多目标决策分析法，将决策者的经验给予量化，这在对目标（因素）结构复杂且缺乏必要数据的情况下较为实用。

（一）、建立递阶层次结构目标层：最优生鲜农产品流通模式。

准则层：方案的影响因素有：1c 自然属性、2c 经济价值、3c 基础设施、5c 政府政策。

方案层：设三个方案分别为：1A 农产品产地一产地批发市场一销地批发市场一消费者、2A 农产品产地一产地批发市场一销地批发市场一农贸市场一消费者、3A 农业合作社一第三方物流企业一超市一消费者(本文假设农产品的生产地和销地不在同一个地区)。

。

图3—1 递阶层次结构（二）、构造判断(成对比较)矩阵所谓判断矩阵昰以矩阵的形式来表述每一层次中各要素相对其上层要素的相对重要程度。

为了使各因素之间进行两两比较得到量化的判断矩阵，引入1～9的标度，见表3—1.目标层：准则层：方案层：表3—1 标度值为了构造判断矩阵，作者对6个专家进行了咨询，根据专家和作者的经验，四个准则下的两两比较矩阵分别为：（三）、层次单排序及其一致性检验层次单排序就是把本层所有要素针对上一层某一要素，排出评比的次序，这种次序以相对的数值大小来表示。

对应于判断矩阵最大特征根λmax的特征向量，经归一化(使向量中各元素之和等于1)后记为W。

W的元素为同一层次因素对于上一层次因素某因素相对重要性的排序权值，这一过程称为层次单排序。

能否确认层次单排序，需要进行一致性检验，所谓一致性检验是指对A确定不一致的允许范围。

a，则λ比n 大的越多，A 的不一致性越严重。

用最大特征值对由于λ连续的依赖于ij应的特征向量作为被比较因素对上层某因素影响程度的权向量，其不一致程度越大，引起的判断误差越大。

因而可以用λ―n数值的大小来衡量 A 的不一致程度。

用一致性指标进行检验：max 1nCI n λ-=-。

其中max λ是比较矩阵的最大特征值，n 是比较矩阵的阶数。

某物流企业需要采购一台设备，在采购设备时需要从功能、价格与可维护性三个角度进行评价，考虑应用层次分析法对 3 个不同品牌的设备进行综合分析评价和排序，从中选出能实现物流规划总目标的最优设备，其层次结构如下图所示。

以 A 表示系统的总目标，判断层中B1表示功能，B2表示价格， B3表示可维护性。

C1，C2，C3表示备选的3种品牌的设备。

目A判断功能 B1价格B2性B3方案品1品 C品3C2C采次构解题步骤：1、标度及描述人们定性区分事物的能力习惯用 5个属性来表示，即同样重要、稍微重要、较强重要、强烈重要、绝对重要，当需要较高精度时，可以取两个相邻属性之间的值，这样就得到 9个数值，即 9个标度。

为了便于将比较判断定量化，引入1～9比率标度方法，规定用1、3、5、7、9分别表示根据经验判断，要素 i 与要素 j 相比：同样重要、稍微重要、较强重要、强烈重要、绝对重要，而 2、4、6、8表示上述两判断级之间的折衷值。

度定（比因素 i 与 j ）1因素 i 与 j 同重要3因素 i 与 j 稍微重要5因素 i 与 j 重要7因素 i 与 j 烈重要9因素 i 与 j 重要2、 4、 6、 8两个相判断因素的中倒数因素 i 与 j 比得判断矩 a ij，因素 j 与 i 相比的判断 a ji =1/ a ij注： a ij表示要素 i 与要素 j 相重要度之比，且有下述关系：a ij =1/a ji；a ii =1； i ， j=1 ，2，⋯， n 然，比越大，要素 i 的重要度就越高。

2、构建判断矩阵A判断矩阵是层次分析法的基本信息，也是进行权重计算的重要依据。

根据结构模型，将图中各因素两两进行判断与比较，构造判断矩阵：●判断矩阵 A B( 即相对于物流系统总目标，判断层各因素相对重要性比较 ) 如表 1所示；●判断矩阵 B 1 C ( 相对功能，各方案的相对重要性比较 ) 如表 2 所示；●判断矩阵 B 2 C( 相对价格，各方案的相对重要性比较 ) 如表 3 所示；●判断矩阵 B 3 C( 相对可维护性， 各方案的相对重要性比较 ) 如表 4 所示。