数学建模社区-数学中国
标题:
动态规划算法解决投资组合问题
[打印本页]
作者:
2744557306
时间:
2023-12-22 11:11
标题:
动态规划算法解决投资组合问题
这段Matlab代码解决了一个投资组合问题,其中目标是在给定总金额的情况下,选择投资方案以最大化总收益。以下是对代码的详细解释:
( W6 y0 o1 T0 l. c$ e( B
clear all
5 \, ?& W5 y$ Q* C% k
clc
1 ~2 c7 ^1 `8 u
%max z=g1(x1)+g2(x2)+g3(x3)
% k' W$ g5 S7 s: r8 I
%x1+x2+x3=n;0<=xi<=n
- [# J3 ^& R1 E2 ~/ {' M
, d* m. P% v3 f d" C/ b
%算法:突出阶段的动态规划
* d9 Y; H9 K0 X4 I( p# ^. V
%f1(x)=g1(x) 0<=x<=n
: Z5 a/ e: d% i! \( O
%fi(x)=max{gi(y)+fi-1(x-y)} 0<=x<=n,0<=y<=n
# g' p# {, W- t& J/ P
0 p; m( ?6 I! \2 D' C+ U
%数据结构
h7 I* B) v7 x$ s2 P
n = 7; % 总金额(目标)
1 N1 A- ^5 p2 U. n
m = 3; % 阶段数(年数)
- F- @ F$ @9 o: u" P3 g! N
income = [0,0.11,0.13,0.15,0.21,0.24,0.30,0.35;
) |/ \- t1 V8 Z0 p) v5 w. |
0,0.12,0.16,0.21,0.23,0.25,0.24,0.34;
# Z7 t, w& ^# v! K) f6 ?" f
0,0.08,0.12,0.20,0.24,0.26,0.30,0.35]; % 三个项目的收益 income(k, i) k阶段投资i-1的收益,每年的投资
. r) O/ i; D! L% v$ Y- H
f = zeros(3, 8); % f(k, i) 当前投资i-1最大收益
/ s1 x1 _) ]# s9 P% O1 a9 j
a = zeros(3, 8); % a(i, j) 前i个工程投资j-1所获得最大利润时,给i项目的投资
5 ^3 [3 ?( Y. |! Y8 e
f(1,
= income(1,
;
7 y9 |$ P. t) O& h6 Q
a(1,
= [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7];
! W7 D3 C3 R1 |3 v ?: R) X
' ^" M; G/ L3 o$ X/ Y: g0 f
% 动态规划
% M# c t- r$ t8 `
for k = 2:m % 阶段
2 E, f' ^( p: x; ^# z4 B
for j = 0:n % 到本阶段为止总投资量
8 ? d0 y x! [) L. F q
for i = 0:j % 前一阶段投资量
4 B+ c4 b: B" L3 P
if f(k-1, i+1) + income(k, j-i+1) >= f(k, j+1)
p L( i2 T9 \+ U
f(k, j+1) = f(k-1, i+1) + income(k, j-i+1);
E/ {6 ?, p+ a) `4 ^3 a, f
a(k, j+1) = j - i; % 本阶段投资量
+ Q1 q S$ F8 c+ G
end
! P4 x W" |% p: q/ b z% b
end
: _+ X6 o/ a5 [/ y" H, T9 r6 t
end
& U% r. x' K! [. k d8 q
end
0 n5 F8 R" C! A2 i$ D1 B
0 z) n* T. J, ?7 p7 T( N
% 输出结果
0 h2 x: h# b, }6 n5 [2 {* J
f(m, n+1)
1 K' q2 u/ W( Z( M# G
out = n+1;
% w& h6 j1 Z q; t; J) l, i! e& m
for i = m:-1:1
: C0 P& r( C: n- U H
a(i, out)
, }% |% L6 G$ s5 |: y0 i
out = out - a(i, out);
6 t' W9 Y0 H# W4 s* \- j# [2 ^$ N2 T
end
! R7 l8 C" _( g4 {9 ^
- a7 h% `+ R& n' x" f. w
解释:
5 F3 }9 k0 C! b7 w; D0 c
% X; A9 U# P0 R
1.数据结构:
, A: z/ M# n9 J2 i: Z, q
2.n 是总金额,表示问题中的目标。
1 m8 z1 _) U+ f; |/ w" E+ Y
3.m 是阶段数,表示投资的年数。
# d5 x* [' l, M& g# j8 z" j
4.income 是一个矩阵,其中 income(k, i) 表示在第 k 阶段投资 i-1 的项目时的收益。例如,income(2, 3) 表示在第二年投资第三个项目时的收益。
2 y/ T, N* H! O0 V3 j7 B& L" |
5.初始化:
8 D" C, Y. o; a+ n
6.f 是一个矩阵,其中 f(k, i) 表示在第 k 阶段中,总投资量为 i-1 时的最大收益。
, l0 k6 q8 P# Q7 q2 {4 }: d! \
7.a 是一个矩阵,其中 a(i, j) 表示在给定前 i 个项目的最大利润时,给第 i 个项目的投资。
+ n z& y6 n- Y
8.动态规划:
# {9 G7 z' ?9 p" X5 w+ d# S
9.使用三重循环,从第二个阶段开始(k = 2)逐步计算每个阶段和总投资量下的最大收益,并记录最佳投资组合。
9 U- f2 R, T H$ u9 Z
10.外循环 for k 遍历阶段。
8 g" u. ~ X9 s. `2 y8 t0 w
11.中循环 for j 遍历到本阶段为止的总投资量。
( `9 ~. O+ y2 n9 n! Y
12.内循环 for i 遍历前一阶段的投资量。
2 n! X0 _. _, b5 l
13.根据状态转移方程 fi(x) = max{gi(y) + fi-1(x-y)} 更新 f 和 a。
4 |2 a. e9 y6 z; c+ \% s
14.输出结果:
( Q' O3 h- b3 _( ^! g
15.打印最终的最大收益 f(m, n+1),即在所有阶段结束时的最大总收益。
) Q) |2 E7 F4 Y4 {
16.逆序追溯每个阶段的投资量,打印每个项目的投资量。这段代码是一个动态规划算法,解决了一个投资组合问题。问题的目标是在给定总金额的情况下,选择投资方案以最大化总收益。以下是代码的详细解释:
* K8 H v/ l$ z! E6 }& Y; |
17.数据结构和初始化:
" X3 Q* ?$ r! V
18.n 表示总金额,m 表示阶段数,income 是一个矩阵,表示每个阶段投资每个项目所得的收益。
( ~8 q6 I9 k% M* D" Y9 I1 T
19.f 是一个矩阵,f(k, i) 表示在第 k 阶段中,总投资量为 i-1 时的最大收益。
% R4 d4 i1 r( O; K
20.a 是一个矩阵,a(i, j) 表示在给定前 i 个项目的最大利润时,给第 i 个项目的投资。
3 y1 c% F- [9 w$ I" q N
21.初始条件设置为第一阶段的投资和收益。
8 n, `- O. f- r$ l9 A/ J' E
22.动态规划过程:
% e; i4 z s( O1 P4 f" p) R8 v8 w
23.使用三层嵌套循环,从第二个阶段开始逐步计算每个阶段和总投资量下的最大收益,并记录最佳投资组合。
) l! ~5 q. a; E) H B
24.外层循环 for k 遍历阶段。
' o4 z6 \8 X; p" n) p
25.中层循环 for j 遍历到本阶段为止的总投资量。
- O5 E% v3 f# c: V" j
26.内层循环 for i 遍历前一阶段的投资量。
8 s! n1 m5 O0 d$ ?" U/ N+ v% d
27.根据状态转移方程 fi(x) = max{gi(y) + fi-1(x-y)} 更新 f 和 a。
5 d$ G& u+ B2 j& d3 f
28.输出结果:
- j: O1 C6 d! N" t+ m
29.打印最终的最大收益 f(m, n+1),即在所有阶段结束时的最大总收益。
+ Y3 D L9 ?- @5 Z9 N. T
30.通过逆序追溯每个阶段的投资量,找到最佳的投资组合。
) v) `/ y! M9 z7 ^9 I& E
31.输出每个阶段选择的投资量。
4 x% G# @( F6 B! @+ m/ |5 H5 \& B& ]
# R7 n" C3 g6 b l, T3 t9 V
这个算法通过动态规划的思想,在每个阶段选择最优的投资方案,逐步更新状态,最终得到全局最优解。
' a) q1 f3 @2 j0 [
. Y) K4 _" K8 s: y# x) e9 U
* N7 Q# @- q0 h6 {; L! D
4 T* E% q# `8 n, l
. R4 i" X5 x% h; `$ n
1 F! S* l& V( e+ j
phase.m
2023-12-22 11:11 上传
点击文件名下载附件
下载积分: 体力 -2 点
971 Bytes, 下载次数: 0, 下载积分: 体力 -2 点
售价:
1 点体力
[
记录
] [
购买
]
欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/)
Powered by Discuz! X2.5