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TOPSIS法

TOPSIS法

数据预处理

1.指标类型:

  • 效益型属性:越大越好的属性,例如上述人均专著、科研经费。
  • 成本型属性:越小越好的属性,例如逾期毕业率。
  • 区间型属性:在某一区间内最好,过大或过小都不好,例如师生比。

显然的是,求效益型属性无需处理;而对于成本型属性,求正理想解时对其取最小值,求负理想解时对其取最大值;而对于区间型属性,根据数据与最优区间差异进行处理。

2.区间型属性的变换

  • 设第 $j$ 个指标的最优属性区间为 $[ a_j^0, a_j^*]$ , $a_j^{\prime}$ 为无法容忍下限, $a_j^{\prime\prime}$ 为无法容忍上限,则:
  • 若在最优属性区间内,值设为1;超出可容忍的范围,值设为0
  • 不在最优区间内,但是还在可接受的范围内,按公式改为0到1之间的值

3.向量规范化

  • 无论成本型属性还是效益型属性,都用相同公式进行变换:

    $b_{ij} = \frac{a_{ij}}{\sqrt{\sum_{i=1}^{m} a_{ij}^2}}$

  • 规范化后的数值,同一属性值(评价指标)的平方和为1

  • 确保不同评价指标在同一数量级(0到1之间)。

  • 变换前后,每个属性值(评价指标)中的数据的大小排序不变

加权处理

不同指标的重要性不同

  • 与AHP的两两比较不同,TOPSIS法直接给每个指标加上权重。
  • 因为TOPSIS法充分利用了数据的差异,只要权重设置的不是太离谱,对结果影响不会太大。

最终求解

求解思路

  • 对第 $j$ 个属性(指标)的正理想解:

  • 对第 $j$ 个属性(指标)的负理想解:

  • 第 $i$ 个方案到正理想解的距离:

    $s_i^{*} = \sqrt{\sum_{j=1}^n (c_{ij}-c_j^{*})^2}$

  • 第 $j$个方案到负理想解的距离:

    $s_i^{0} = \sqrt{\sum_{j=1}^n (c_{ij}-c_j^0)^2}$

最终求解:

  • 各方案的综合评价指数:$f_i^{*} = \frac{s_i^0}{s_i^0+s_i^{*}} = \frac{1}{1+\frac{s_i^*}{s_i^0}}$

  • 显然,距离正理想解越近 ($s_i^*$ 越小),距离负理想解越远 ($s_i^0$ 越大)越好。

  • 按 $f_i^*$ 从大到小排序方案的优劣,即为所求。

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