一、建模竞赛过程中需要做什么?
◆建模:通过对实际问题的分析、抽象和简化,明确实际问题中重要的变量和参数,通过某些规律将实际问题化为一个相应的数学问题。而在这个过程中,一般需要不断的使用软件去验证、演算所建立模型的合理性与有效性。
◆模型求解:对这个数学问题用精确的或者近似的数学方法进行分析和计算,得出一个数学结果。例如使用MATLAB求解一个微分方程、使用LINGO求解优化问题。
◆试卷录入:这个过程需要熟悉一个软件,完成文字录入、表格制作、数学公式输入,等等。
由此可见,在建模中,使用什么软件,软件熟练与否,将会直接影响最后建模的质量。
二、在建模竞赛中遇到的某些与软件相关问题
1、数据处理及计算:在建模前期或者在建模过程中, 根据问题的需要,可能需要对大量数据进行计算,或者绘图、统计分析,等等,需要某个软件完成。
2、数学问题的理论解:在建模时,可能遇到某个熟悉的数学公式求解问题,例如较复杂的积分计算、高阶微分方程求解、多个变量的线性方程的根,等等。类似问题,用笔做可能需要较长时间,而且还不一定正确,用计算机做一般只需要一个命令就可以,因此,如果将计算机屏幕作为通常意义下的草纸,让软件去解决这些问题是最佳途径。
3、数学问题的近似解:在建模期间,可能遇到学生没有学过的知识,例如优化求解、插值、非线性方程求根,等等。这些问题需要某个软件完成。
类似上面的问题,都需要借助于软件解决,因此在培训期间,需要重视各类软件的学习。
三、在建模过程中需要哪些软件?
1、数据处理与分析软件。例如电子表格EXCEL,统计软件SPSS、EVIEWS、S-PLUS,MATLAB下面的统计分析软件包statistics toolbox,等等。
2、通用数学计算软件。通用数学计算是指除了专业数学应用之外,能够适用于几乎所有数学应用的软件包,目前常用的有4个:MATLAB、Mathematica、MAPLE、MathCad。其中,MATLAB使用的学生最多, Maple使用的学生最少。
3、功能单一的数学软件包。这些软件能够在建模期间完成某些常用的功能,而且不需要花太多时间学习。例如优化求解软件LINGO、绘图软件Origin或Gnuplot、数据拟合软件Datafit,等等。
4、文字排版软件。例如WORD或者WPS。
四、建模过程中一些常用软件介绍
1、数据处理与分析软件。
(1)EXCEL或ExcelWPS。完成简单的统计分析功能,同时能够制表、绘制简单的图形。
(2)S-PLUS。由贝尔实验室开发,S-PLUS提供超过4200种包含传统及现代技巧的数据分析函数, S-PLUS统计分析功能仅次于SAS(SAS是目前公认最强大的统计软件,但界面不友好,操作困难),可视化操作,同时提供脚本script编辑窗口,支持编程。
(3)SPSS。美国SPSS公司开发,比S-PLUS界面友好,也提供脚本script编辑窗口,支持编程。但不具备扩展性,无法编写新算法,只能使用软件提供的固定功能。
(4)EVIEWS。Eviews是Econometrics Views的缩写,通常称为计量经济学软件包,由美国QMS公司研制,它不是真正意义下的统计分析软件包,但功能与SPSS差不多,入手要比SPSS稍快些, 但界面及功能比SPSS简单一些。
(5)MATLAB统计软件包 。
在建模竞赛中,建议使用SPSS或者EVIEWS。