数学建模经验谈(超实用) . q$ K6 o, b$ e) F: H7 s' L1 序5 w) C6 x- X+ Y2 L
( Z) u1 j: w) k* z* T感到要在全国赛中取得好成绩经验第一,运气第二,实力第三,这种说法是功利了点,但是在现在中国这种科研浮躁的大环境中要在全国赛中取得好成绩经验是首要的。这并不说明美赛中经验不重要,在美赛中经验也是首位的,但是较之全国赛就差的远多了,这是由于两种比赛的不同性质造成的。 + s: h, I* V5 t. j; L/ e' c$ f. w9 j3 ?
全国赛注重“稳”,与参考答案越接近,文章通顺就可以有好成绩了,美赛则注重“活”,只要有道理,有思想就会有不错的成绩,这个也体现了两个国家的教育现状,这个就不扯开去了。在数模竞赛中经验会告诉我们该怎么选题,怎么安排时间,怎么控制进度,知道什么是最重要的,该怎么写论文......,或许有人会认为选题也需要经验吗?经过参加了多次比赛后觉的是有技巧的,选个好题成功的机会就大的多,选题不能一味的根据自己的兴趣或能力去选,还要和全体参赛队互动下(这个开玩笑了,不大容易做到,只能是在极小的范围内做到),分析下选这个题的利弊后决定选哪个题,这里面道道也不少,后面会详细的展开谈谈。 # x3 Y4 p. ?4 T* I8 w: u , E w7 B! \5 X {* {" O# d写这个东西当做是回忆下以前的点点滴滴,希望自己的经验能帮助一些新手(这样的说法不大好,暂时想不出更好的,凑活着先用着)能尽快的成长,尽快的发挥自己的能力,体验数学在应用中的作用,爱上数学,甚至和数学打一辈子交道。国防科大数学建模网的路过(向为)前辈曾经写过个新手教程,写的十分的好,希望写的这个能延续他写的那个教程,能给大家哪怕一点点的帮助。' e; Z9 c: N% U
6 E. y) t: x! p+ L
2 组队和分工 8 I- u7 `4 e5 V5 T- l' W" b . R, p1 A. Z( X8 T' Q# k B数学建模竞赛是三个人的活动,参加竞赛首要是要组队,而怎么样组队是有讲究的。此外,还需要分工等等一般的组队情况是和同学组队,很多情况是三个人都是同一系,同一专业以及一个班的,这样的组队是不合理的。让三人一组参赛一是为了培养合作精神,其实更为重要的原因是这项工作需要多人合作,因为人不是万能的,掌握知识不是全面的,当然不排除有这样的牛人存在,事实上也是存在的,什么都会,竞赛可以一个人独立搞定。但既然允许三个人组队,有人帮忙总是好的,至少不会太累。而三个人同系同专业甚至同班的话大家的专业知识一样,如果碰上专业知识以外的背景那会比较麻烦的。% U" W+ k. C* c8 G S% F
3 Y* H+ F. Z& d- t所以如果是不同专业组队则有利的多。众所周知,数学建模特别需要数学和计算机的能力,所以在组队的时候需要优先考虑队中有这方面才能的人,根据现在的大学专业培养信息与计算科学,应用数学专业的较为有利,尤其是信息与计算科学可以说是数学和计算机专业的结合,两方面都有兼顾,虽然说这个专业的出路不是很好,数学和计算机都涉及点但是都没有真正的学通这两门专业的,但对于弄数学建模来说是再合适不过了。应用数学则偏重于数,但是一般来讲玩计算机的时间不会太少,尤其是在科学计算和程序设计都会设计到比较多,又有深厚的数学功底,也是很不错的选择。; q$ X) n4 k' z' h% w
+ \- b& E5 Y0 @$ ^9 |
有不少的人会认为第一人选是数学方面的那第二人选就应该考虑计算机了,因为学计算机的会程序,其实这个概念可以说是对也可以说是不对的。之所以需要计算机方面的人是为了弥补数学方面的人在算法实践方面的不足,但是不是所有的计算机方面专业人都擅长算法实践的,如果要选的话就选擅长算法分析实践的,因为学计算机的不一定会程序,并且会程序的不一定会算法。拿出一个算法,让学计算机的编写程序实践不一定能行,不是小看计算机的,但是这种情况还是比较多的,不然可以看到参加ACM的数学系的居多,比学计算机的搞的好。因此一定要弄清这个概念,不是计算机的就适合的。8 D/ p2 L j. o9 m
; a2 y Q: G( Q, `所以在组队中有两种人是必需的,一个是对建模很熟悉的,对各类算法理论熟悉,在了解背景后对此背景下的各类问题能建立模型,设计求解算法。一个是能将算法编制程序予以实现,求得解。当然有可能是一个人就将这两种都具备了,这样的话再找个任意具备上述两种能力的人就可以了,以减轻工作量,不然非累死不可。第三个就是专门需要写作的拉,从专业角度看是需要别的专业,比较适合的有生物、土木、机电、电信或机械等专业。在数学建模中各种背景的问题都会出现,所以有其他专业同学的话可以弥补专业知识方面的不足。8 v8 A8 } A1 L, I
5 @& v" Z- U, p) j* R$ U" S3 E; k; x综上所述,组队要根据分工而来的,三个人要具备一个数学功底深厚,理论扎实,一个擅长算法实践,另一个是写作(弥补专业知识不足),如果一个组能有这样的人员配置是比较合理的。但是往往事事不能如意,所以不能满足这种人员配置的时候就尽量往这样人员配置靠。& k+ ?1 |6 a. Z: ?$ F+ Q
. s- |/ f! I2 ~6 w0 B5 U# X
3 培 训, }& ~1 D' _2 i
5 _, A) S _# M" r很多刚接触数模的朋友都会碰到一个问题,那就是什么都不会做,看着题目不知道咱们下手,干着急,然后,一旦经过指导之后就知道该怎么做了,同时在做的过程中会碰到各种各样的问题,发现不是算法不了解就是软件不会使用。假使一个题目会做了,但是如果碰到另一个题目又不会了,又不知道该怎么办了。如何使新手尽快的成长是个大家很关心的问题,讨论的也很广泛。各个学校都又不同的方法,有的是开数学建模培训班,有的是以题带连,有的是通过协会普及教育...,各个学校都已形成自己的风格和方法。纵观这些方法,个人感觉有很多不是太科学的地方,有的学校投入很多但是出不了成绩,这时就需要调整下培训方法了。 u. G4 f6 ]1 ~3 i" i* ]% r5 v* F
: x. \" ]& v2 ?1 |% g4 B/ F1 K [4 ]检验数模学的成果如何是每年的全国赛和美国赛,形式都一样是以通讯的方式完成给定的选题。而做课题的一般进程就是建模型,解模型,写论文这三步。所以从这三个方面去培训是最有效的,因此个人认为最有效提高自己的水平就是以题带练,在实践中提高自己。 0 U; {4 e' Z2 q# Q$ F( Q# _; E% {$ }- ~' O# n+ v4 z, _) \' T! j
5 ~' ^8 G) L! W& M: k. L) Y
* a5 E& n, g. h" J! J8 ?美国赛则为MCM和ICM两种,MCM为A,B两题,ICM为C题。每年参加美赛的对数都在逐步增长,增长的速度还相当的快。获奖比率却年年在变化,但是从总体上看ICM的获奖率则比MCM要高出不少,所以一般来讲,选C题获奖几率则比A,B两题要高出50%了。 - b- N7 O/ ?+ q! |3 Z $ q: S* Q$ h4 Z* r1 T这样讲功利了,不过既然是去参加比赛,则就是要去拿奖了,不是讲风格讲什么的时候了。刺到见红,见真章的时候了。并且这样也是符合优化原理的,成功率最优化嘛,呵呵。 ) ~! T$ {! m ^$ J2 H8 a! Y ' F. Y @' W7 k但要注意的是所选的题一定要能保证做的出来,不然连个成功参赛奖都很难保证。7 T% Y' B9 @! W
* R- j6 M8 T4 j4 _+ y2 z还有需要注意的是看起来入手容易的不一定好做,一般到一定地方后很难深入,运筹优化的很大一部分属于这类。而看起来无从下手的题目一旦找到突破口后那就是世外桃源了,就有很多东西可做。所以选题的时候一定要慎重,先把题目的意思搞懂搞透,然后根据自己的优势和能力在互动的情况下选择一个最有利于自己得奖的题做。 ! V/ b( T! |" m6 Z6 ?( H) M0 Z; F9 |: u" M) k; g# E7 I( S& k( z
& N H! Q! N+ u8 o. W
( M% t! y1 T: G7 v8 Z
5 文献资料查找 , y$ } ~$ u/ L+ c : z& E2 C' g- G! i) Y. }2 r$ ~在数学建模中文献资料的查找是十分关键,其实不仅是在数学建模中,在学习和做研究就是如此,不阅读文献资料就相当于闭门造车,什么都弄不出来,现在的工作几乎都可以说是站在前人的肩膀上,从出生开始就是站在前人的肩膀上了,所学的任何书本知识都是前人总结出来的。1 e3 N" a3 Y V' V8 H- z* V7 i
/ W) {, e: P* V6 c- ^通过文献资料的阅读可以知道别人在这个方面做了多少工作了,怎么做的工作,取得了哪些进展,还存在什么问题没解决,难点在哪里,热点在哪里,哪里是关键,哪些是有价值的,哪些是无意义的等等等等......,并且可以通过查找文献得到一些很有用的信息,比如某个教授的牛的程度,所擅长的领域等等,呵呵,翻教授老底了,比较好玩,选导师的时候强烈推荐。 ( g6 k6 @$ b% _/ F; W/ O5 x$ L8 G) z3 }
5 H( E9 c) S/ a1 R. o4 m
g, S+ B( d. Q( K
文献查找主要有三个模式: + Z6 b, I' Z# d) U. q% o2 p, `+ y! t3 L4 G. _
A. 书 $ } a) \. K. H5 g; Q& p W " j( R9 O; [' e# q" v+ I% bB. 书+中外文期刊数据库 ; e6 j1 U/ @( I1 i8 F( _4 j/ P % G* T7 h4 a" g3 h8 y6 s9 DC. 书+中外文期刊数据库+学位论文 ! r: t0 }/ z3 _ d H 8 u) s* M9 | i3 |8 H" W6 c6 FD. 书+中外文期刊数据库+学位论文+搜索引擎; w5 @# I) ?2 J+ I2 j+ f/ @
3 U* z3 z- S' K4 }: b- u1 i }* j2 ]! X
- B8 W& H$ ^: O对于全国赛推荐D模式,但要改为Dc模式:中外文期刊数据库+学位论文 - q# M9 c' U; w; F5 L' \+ S! ^6 c; _* B$ C/ I
对于美赛则要改为Da模式:外文期刊数据库+搜索引擎。 ) l) q5 E& i6 V _3 h4 _$ g" D# S/ V* @1 q, Z( u4 z
在此要解释下为何如此推荐,对于参加建模的来说一般书基本上是用不上了的,没必要去查了,直接查找数据库即可了,全国赛的题目大多是研究了很多年的东西了,这个也是和国内学术环境相关的,虽然近几年的赛题是体现最新形式的,但是相关的研究还是有的,还是可以参考的,要知道国内鲜有几个教授牛的站在国际前沿还给本科生出个数模题玩玩的,一般都是老东西新面孔的。也就是可以归类为学术研究类的新面孔老方法类。所以查数据库是最有效率的方法,并且查学位论文是尤其推荐的,要知道查找学位论文是最高效率得到信息的途径。# C0 _% ]9 k1 s0 T
1 y5 C0 H% I( e. H0 q, T1 W虽然学位论文很长,很吓人,没有七八十页也有个一百多页,其实看多了学位论文就知道真正有用的东西页就那么个十多页最多二十多页,直接翻到那个部分看就可以了,为什么篇幅这么大就和中国的教育中的一些硬性指标相关了,每个级别的学位论文都有一个规定的字数范围,虽然大部分是垃圾。 R8 S* G- f% l) B# o" u9 n% N+ h/ ?: I P" P
6 g1 M( s c1 p( z9 m- \2 C
5 f* D1 |0 Q1 w% g a; w8 M美赛则有语言障碍,要在有限时间内完成课题研究和论文写作,则需直接查找外文文献了,要知道中国目前的总体科学水平和国外的差距是至少5年的,这个是保守估计,实际可能是2倍以上。所以一般国外的当前研究国内鲜有涉及,当国外搞的很成熟了,产业化了,咱们国内就有教授引进了,开始研究了,吃点人家的残羹冷炙,这样说是刻薄了点,但这种情况真的不少见。这个就是中文数据库在美赛中无用的原因了。 ; H# o/ c/ `. r $ L E, [ P. z* m; K此外在美赛中用搜索引擎的实际效果好的往往出人意料,基本可以这么说,用搜索引擎比数据库来的更好,介绍一个n多人知道的技巧,怕还有人不知道就在此罗嗦下:搜索引擎用google足以,点击高级搜索,然后输入需要的key words,在格式中选pdf格式。很简单吧,但很实用,填句弱智的话,报选择中文搜索啊,碰到过一次朋友如此搜索的,当时巨汗!很多参加数模的同学对pdf格式了解很少,实在不应该吧,在下估计这帮人都是学习成绩好的不得了的,没怎么用过计算机和没怎么上网,并且是word的忠实铁杆用户。! }; ?: ?" J% y5 [% F8 O
' ^3 M2 } ]" g& @& tpdf格式就是一种国外通用的标准便携电子文档格式,要知道外国人几乎不用ms word的,微软发财中国人民的贡献巨大啊(虽然盗版盛行)。顺便介绍下国内外主要数据库的文献格式:pdg是超星格式,caj和caa为清华同方数据库(cnki)(它有三个名头,中国学术期刊网什么什么的NB名字也是指它),vip为维普,最重头的就是pdf,都需要不同的阅读器才能打开,还好都是免费的。5 n' s0 P$ v4 t3 n. P# I
1 d' a5 b" L2 R# V* _
在查找文献中很重要的一点是查找到的文献有效率,因为很多文献找到是没有用的,能有个3-4个有用的文献是很难得了的,通过数据库关键词查找到的文献的有效率是很低的,而通过查找已查找到的文献的参考文献是很有效的一种手段,其有效率则大大的提高了,通过这种连锁查找是强烈推荐的,尤其在美国赛中超级强烈推荐。 1 c. B! y& m+ a* H$ a3 ?5 a$ h7 s1 y% K& X( J6 h/ d
列下中外文数据库: 5 G9 p. Z a( p% \9 C; F4 U2 [3 ? 2 `% k( \9 j# f3 q中文:CNKI、VIP、万方 2 Z4 p, e* T0 s. E& `( x6 a" Y; ~4 y# p M& L2 Z
外文:EBSCO、Elserive、ProQuest、Springerlink、EI、ISI Web of Knowledge: I' D* R2 S! o0 s' s7 P/ A
) a& R/ J: M9 S4 i, ~- O参考文献的编辑和管理。如果你在写论文时才想到要整理参考文献,已经太迟了,但总比论文写到参考文献那一页时才去整理要好。应该养成看文章的同时就整理参考文献的习惯。手工整理参考文献是很痛苦的,而且很容易出错。Word没有提供管理参考文献的功能,用插入尾注的方法也很不地道。我建议使用Reference Manager,它与Word集成得非常好,提供即写即引用(Cite while you write,简称Cwyw)的功能。9 c' g; q% v% r
+ H" |6 _9 Y( f* z0 z1 o% Z- w5 D . H T) V# I9 b" n( a% s% L- z. a) k- c4 F
其他建议: 7 {$ Q$ m- H+ s# Y2 |0 K1 L# {9 {/ o) K* n
12. 使用大纲视图写文章的提纲,调整章节顺序比较方便 ( e9 b; v4 [8 Z, a, ]! c( ]1 V( u! D v; j. ?6 A. D8 U' R6 ]3 H+ K% D13. 使用文档结构图让你方便的定位章节! R* c: J) O# |0 z5 ?: o( T
& ~7 A( z" }* Q! t% y& s% q14. 使用文档保护,方便文章的审阅和修改 ! E" B, N; N- q! Z9 a8 s ! K [; \' b* @3 S8 g2 F15. Word表格的排序、公式和转换的功能也是很值得学习的1 j/ u! I, h* v4 X& g
7 ?& g1 U; \9 a5 x0 V9 F
上面的建议并不全面,但相信比较管用。如果还有疑问,自己花些时间研究一下Word的帮助,相信会有事半功倍的效果。 ( j% D7 e. o* t $ O' G+ c. t% D: \9 g O* H" ~9 {8 R0 a& q8 q: N& K3 |
# E6 } g3 G* q8 s l: R
7 实 战 4 E, h. ^; s- N( w ! p" O. ^9 I$ C _这个是最后一篇了,完结篇,就谈谈在全国赛具体三天和美国赛具体四天该怎么做。就以时间为序详细展开讲讲。全国赛是上午8:30分开始,美国赛是9点整开始,比全国赛多了一天,这个是十分有利的。三天太少,五天太多,四天刚好。但是全国赛就三天那就只能在三天中完成,时间是比较紧的。8 V' W) e. Q# }$ K: Z
; a/ O" d% `9 A+ G9 f* C9 N
在上午8:30分拿到题目以后,就要潜心研究题目,吃透研究透题目。在中午的时候确定做哪个题目,然后就要开始查找文献资料。确定做哪个题最迟不能拖到晚上8:30分,也就是说一定要在拿到题目后12个小时内确定选题。查找资料的工作则要在第二天的上午10整前结束了,第一天就这么过,并要适当休息下,保证以后几天的精力。当然如果体力充沛的话可以不用睡觉,本人在两次全国赛中80个小时最多休息了4个小时,在浙大有个记录是连续5天不睡觉的,这个记录是不敢破,毕竟没那么好的体力。在第一天的时候理解题意是最关键的,并且一定要理解透彻,并且理解的越快越好。! F6 w. u5 h/ K
# ~3 a- o1 G. y1 {" r第二天中午开始则要开始动笔写论文了,一边分析问题一边写论文。如果到题目做完了再写则来不及了。在下午的时候则要把模型构建好了,并开始求解,到第三天中午的时候则要基本完成模型的求解了。到第三天晚上则要基本完成论文了。并要不断的修改论文,开始最后最关键的一环,艰苦卓越的修改修改再修改的过程。这个时间安排是最理想的,能达到如此的队一般都能取得较好的成绩,但是很多队大都是前松后紧,我们队也是,慢热。结果往往时间不够,最后的环节没做好导致前功尽弃。这个教训很是深刻啊。在建模中往往会出现有分歧的时候,我和我的队友在建模中则经常出现,难得有一致的意见。* A/ G M1 S( `: R d. D L
( \ [9 A3 v3 _- A但是我们正是在这种分歧中对题目了解的更透彻,对细节搞的更清楚。我专职数学我的队友专职计算机,因此在考虑问题的时候从数学角度出发,我的队友从计算机程序算法角度出发,着重复杂性研究,不发生分歧才怪,经常争的面红耳赤,就差动手了。虽然如此,但丝毫不损伤个人感情。 6 |. _- x; _9 Z. Z% q, w w5 W5 } ! d5 |( p6 C- F+ A, P: `" h4 @! u在这个时候则要耐着性子坐下来好好分析问题,将我们的分歧展开谈,将各自方法的优点结合,扬长避短,做的尽可能的好。而当实在不能融合的时候则一定要有一个让一步,先将题目做下去,不能僵在那里,让时间白白流逝。在做下去的过程中会发现问题再进行弥补的。在三天的工作中团结就是力量,一定不能发生内讧。不能有个人英雄主义的行为出现,并且一定不能精神疲惫,一定要有激情有信心。1 T1 ]# w! L( b: u1 V/ `
$ l- I) [) z. I/ ]' ] a在三天工作中休息时间要安排好,由于时间有限,不能象往常那样作息了,睡的多就意味着工作时间减少,当然有正常作息拿一等奖的例子,不过那是少数,所以怎么样安排休息是有讲究的。一般来讲要当困的时候才去休息,这样的休息才是最高效的,可以一占枕头就着,并且睡4个小时起床立马神采奕奕,全部恢复。第一天一定要安排休息时间,在第三天一般是没的休息的,鲜有几个队在第三天的时候能睡的着的。三个人一定要轮换休息,也就是说一定要保证一人以上不睡觉,不能三人都去睡觉。第一天的时候勉强可以,但不推荐。 . V4 n3 F9 t$ s 0 L9 ^& T' P- M' z/ b, x ?, s$ t" j在工作中,常常有一些想法出来,无论这些想法是可行的还是荒诞的,都要记下来。因为那或许就是问题的解决之法,或许就是闪光点。无论是来得及做的和来不及做的都记下,来不及做的可在论文的发展或优缺点中给予体现。这些就是闪光的地方。在工作中一定要有重点,分先后。先做主干,再补充枝干,有层次的做。; y5 w8 l. s N+ d
4 a0 d Z! ~' A* B a( p在碰到困难的时候一定要镇定,不能惶急。不要逃避要用于面对,一定能解决的。很多困难无非就是建模和解模的困难。建模中碰到困难则不妨换个思路,跳出局部从全局看,换个角度等等。在解模中碰到困难则要进行估值,降低求解范围和难度,但是一定要注意的是绝对不要伪造数据,因为这样一则有为诚信二则很容易在答案上误差较大直接出局。在无法求解的情况下不妨求助于图表,让可视化来代替,当然还有很多方法可以解决,总之一定要诚信第一,要有信心和恒心。 7 g% b8 T$ T3 v% ~( Z& W7 A1 U. P2 Z, @/ q! |! G
在写论文的时候一定要注意经常保存备份。/ b4 L9 `" U* }% L' d" ?0 p2 B/ |
5 S+ D3 S& |8 q$ B