五步建模法

洛桑曲旦

! ]# e& b$ K( W4 f% n$ w. f4 Y4 d

  i$ A* g1 j1 b
4 C# n/ \1 M0 c/ K

五步建模法：

! E7 P- S8 e' A/ J' m* P& t第一步:提出问题.

大家可能会想,题目不是已经给出问题了吗? 是的,但是这里的提出问题是指：用数学语言去表达。首先，题目一定要通读若干遍，“看不懂，读题目；看不懂，读题目”，如此反复循环的同时查阅相关资料。这通常需要大量的工作，而且要根据题目的特点做一些假设。
" v7 K! P+ p% z' T
) ~) Z' y; O1 p9 p$ y* v看的差不多了，就开始用数学形式提出问题，当然，在这之前，先引用或者定义一些专业术语。 接下来进行符号说明，统一符号（这点很重要，三个人之间便于沟通，论文便于展现），并列出整个问题涉及的变量，包括恰当的单位，列出我们已知或者作出的假设（用数学语言描述，比如等式，不等式）。 做完这些准备工作后，就开始正式提出问题啦。用明确的数学语言写出这个问题的表达式，加上之前的准备工作，就构成了完整的问题。

这部分的内容反映到论文结构上，相当于前言，问题提出，模型建立部分。注意，刚开始建立的模型很挫没关系，我们随时可以返回来进行修改的。
2 q& Z/ v* j$ H' u! q+ R( u# m
, z7 w7 Z3 |0 F* l) ]2 ?3 d8 l5 \' S% _; f第二步:选择建模方法.
1 y  l  v5 n( s
+ h) e: ~: b+ {3 e在有了用数学语言表述的问题后，我们需要选择一个或者多个数学方法来获得解。 许多问题，尤其是运筹优化，微分方程的题目，一般都可以表述成一个已有有效的标准求解形式。这里可以通过查阅相关领域的文献，获得具体的方法。为什么不是查阅教材呢？基本上教材讲的都是基础的，针对特定问题的，教材上一般找不到现成的方法，但是教材依然是很重要的基础工具，有时候想不出思路，教材（比如姜启源那本）翻来翻去，会产生灵感，可以用什么模型。

第三步:推导模型的公式.
4 G! B5 s5 e3 g. E  P8 Q
& C2 @1 H3 x! O" L9 f我们要把第二步的方法实现出来，也就是论文的模型建立部分。我们要对建立的问题进行变形，推导，转化为可以运行标准方法解答的形式。这部分通常是借鉴参考文献的过程，做一些修改，以适应本题的情况。
5 L! B6 S/ K2 ?) S& l$ `% V
第四步:求解模型.

5 ?, ?1 w7 p3 v% X) ?" N' V8 C这里是编程的队友登场的时刻了。
0 p5 q7 z4 E  S- b! a
统计模型：SPSS,Eviews，Stata ，都是菜单式操作，easy的。

数据分析：R，数据库SQL Server，IBM DB2

微分方程：Maple,Mathematic,MATLAB

( k" ?5 q+ \# H2 ^/ f* a运筹规划：Matlab，Lingo
9 ~( D6 G( l4 n7 a9 y
2 N3 h. q4 b1 Q' O+ {2 v3 j智能算法：Matlab，R

* k$ D) Z: q# }时间序列：统计模型中的那些软件，或者R，Matlab
8 L. y9 B' L* }: w8 t
图像处理：Matlab，C++

5 J% y1 a2 |" A) ]( L  B总结： Matlab是必须的，再来个SPSS，一般情况下够用了。

# X$ H3 e+ I1 I6 A: L第五步:回答问题.
/ Y" S4 [) H, N* e/ S
! {9 U& X! Q/ q也就是论文的讨论部分。这部分是对你整篇论文成果的总结，一定要写的有深度。除此之外，通常还要写上一些灵敏度分析，如果是统计模型的话，要有模型检验。

关于比赛的一些个人体会
4 `* k% d& t' v& B7 a- u
# s5 A" W8 x; F1、国赛和美赛是有区别的
" F! v" a( Q. e" M+ P! v- i+ z
国赛讲究实力，美赛讲究创新。 美赛不一定要多高级的方法，但是一定要有创意。而国赛，组委会往往是有一个模糊的“标准答案”在的，按部就班做下来就好了。

注意不要一次性就建立复杂模型了，老外看重的是你的思维，你的逻辑，不像国赛，看重的是你的建模编程实力，要使用各种高大上的方法。
$ ]2 m* f& c+ w) \5 P# E0 Y* E9 x! _
拿到一个问题，可以先建立一个初等模型，讨论下结果；再逐渐放宽条件，把模型做的复杂一点。 即 Basic model -> Normal model -> Extended model的思路。这个思维在美赛中很好，这么做下来基本都能得金奖的，鄙人这次也是按照这样的流程，拿了个金奖。

$ `' G% Z3 L  b! O2、文献为王

7 Q. m- q, ]7 S# Z; ?文献为王。建模的题目，基本上是某个教授的研究课题，凭我们本科生的水平，基本上做不到对题目的深刻理解。所以要多看文献。

看文献也有技巧：刚拿到题目，先查一下相关背景资料，了解题目是哪方面的。接下来看文献，找一下硕士论文，博士论文以及综述性质的文章，硕博论文一般都会详细介绍下整个课题的国内外研究情况，综述就更不用说了，它就是对大量原始研究论文的数据、资料和主要观点进行归纳整理、分析提炼而写成的论文。看完这些，就可以比较有深度地把握题目，也知道如果我们要进行创新的话，往哪方面走。

接下来，可以根据小组三人讨论的结果，有针对性的看一下有深度的文献，文献看得多了，就可以考虑开始创新了，像爱因斯坦那样开辟相对论等新领域的创新，是很有难度的，但是我们可以退而取其次，不是有句话叫做“他山之石，可以攻玉”吗？ 我们要做的就是组合创新！ 领域内组合创新，把一个学者的方法嫁接到另一个学者的模型上。 以及交叉领域创新，把把自然科学的知识用到社会科学上，或者用社会科学解释自然科学的结果等等。（这里就可以体现，跨专业建模队伍的先天优势了：不同专业对同一个问题的思维是不同的，可以擦出创意的火花）
  A8 q8 j1 g+ D. w" `% k
7 _$ I* A- r' u! j5 T! _PS：图书馆有买很多数据库，可以免费看论文。免费的话google学术是无敌的，国内文献貌似没有良好的分享平台，实在找不到论文也可以百度文库死马当活马医。

) _3 P& @; ?1 b2 K4 {$ R- A: q平时可以多注册一些网站，数学中国，校苑数模，matlab技术论坛，pudn程序员，研学论坛，stackoverflow等。上传些资料，攒积分要从娃娃抓起，不要等到比赛了看到好资料还“诶呀，积分不够”。

1 C8 [) p: a" H' Y3 l$ E想法很重要。建模思维是一种很难学习到的东西，站在巨人的肩膀上，多看文献，负责建模的同学辛苦了。
8 q- p9 [% k  q# S
3、掌握一点数据处理的技巧
2 L9 C, g1 H4 J$ b0 C  x# d
建模的题目，A.B两道题。基本上是一题连续，一题离散；一题自然科学（理工科），另一题社会科学（经济管理）。这样的分布的，大家平常做题的时候就可以有所侧重，曾经有一支美帝的队伍，专攻离散题，貌似拿了连续两届的outstanding.
/ ~- q  b: K% ~9 B
掌握一点数据处理的技巧是很有必要的。比如数据缺失值的处理，插值与拟合等。尤其是数据缺失值的处理，基本上A,B题都有可能涉及，建议熟练掌握。

3 U$ P3 f0 l2 `1 g  S  I: q4、关于编程水平。More generally,软件操作水平几乎决定了一个队伍的结果上限。MATLAB是必备的，必须要熟练掌握各种模型的实现。此外，SPSS(或者R)也是要掌握的。Mathematic和MATLAB的替代性很强，不掌握也没关系（仅在建模方面，mathematic 当然也是很强大的）。What’s more建模比赛举办这么多年，用到lingo的情况几乎很少了，也可以不学lingo. And 现在的题目动不动就要粒子群等智能算法，强烈建议大家至少熟练掌握一种智能算法.
1 g! R. Z/ s0 h8 ^, A
8 W2 c/ c4 X0 j& ~) YMATLAB推荐书目

) H; s/ L1 V1 T# H2 h. I基础：
9 H1 }  P' x) k2 w/ r8 f/ Z" G
8 T* V# |- t: @1 LMATLAB揭秘 郑碧波 译 （本书讲的极其通俗易懂，适合无编程经验的）
+ J; h8 @3 |! b6 R) D( U" d# d
精通matlab2011a 张志涌
4 I% o8 h3 D, w
提升：

' }, u4 b8 S3 [3 c& L; P0 E" m数学建模与应用：司守奎 （囊括了各类建模的知识，还附有代码，很难得，工具书性质的）
- _0 P4 W# x2 `# a% v
: e# u! w* C- J  o. oMatlab智能算法30个案例分析 史峰,王辉等
" z9 B4 n6 t; S& O
《MATLAB统计分析与应用：40个案例分析》
3 I6 G! `+ @1 t% H: u/ j8 w2 o
" I* a  J$ U6 D8 E数字图像处理(MATLAB版) 冈萨雷斯 (13国赛碎纸片复原居然涉及了图像处理,所以列在这里了.可看可不看,太专业化了)
9 u6 J& r3 O3 T# u$ O6 ]- V% y
6 y3 w6 i4 j- a0 Y4 G) r书很多的.总之,要达到熟练运用matlab进行运筹优化,数据处理,微分方程的地步. 数理统计可以交给SPSS,R ,其中SPSS无脑操作上手快.

! U" l2 }: p  h5、格式规范：看国赛一等奖，美赛国内人得特等奖的论文，格式规范方面绝对很到位，大家可以参考。国外人的特等奖论文，大都不重视格式，人家的优势在于模型实力与创意、母语写作。所以在美赛格式规范方面，参考国内特奖的论文。
- L2 _2 j. Q+ `. n
PS：有时间的队伍可以学习以下Latex，用Latex写出来的论文，比word不知道好了多少倍。Latex书目推荐：
! `1 Y+ R9 u7 N# N" A
LaTeX插图指南

一份不太简短的Latex介绍
. h( k, Z! w1 }
1 g* o" W& a+ k" P) ALaTeX-表格的制作 汤银才

, q7 r, H3 m" {, v参考文献常见问题集
  e  I5 _2 S. w8 \/ [
latex学习日记 Alpha Huang
; ]# g' B, N; Z  l: P5 c
论坛：Ctex BBS

结束语：

8 E$ Z0 `- @5 C+ o; X" {# j" ]什么是数学的思维方式？观察客观世界的现象，抓住其主要特征，抽象出概念或者建立模型；进行探索，通过直觉判断或者归纳推理，类比推理以及联想等作出猜测；然后进行深入分析和逻辑推理以及计算，揭示事物的内在规律，从而使纷繁复杂的现象变得井然有序。这就是数学的思维方式。
( X* v1 K6 K7 E/ E3 C" T
* ?* R: g- m( S; w, o
! n! ]. t. W: ~3 U+ u7 F$ X
2 F( I) I" T3 E, y7 W0 S/ V. f
: _. S3 T* h: m4 t

brown

这是在知乎上看过的，请注明出处
; I* k( E! M" E5 T8 i