2024亚太杯数学建模论文洪水的频率和严重程度与人口增长趋势相近。迅猛的人口增长，扩大耕地，围湖造田，乱砍滥伐等人为破坏不断地改变着地表状态，改变了汇流条件，加剧了洪灾程度。2023 年，全球洪水造成了数十亿美元的经济损失。因此构建与研究洪水事件预测发生模型显得尤为重要，本文基于机器学习回归，通过对比分析，构建了预测效果较好的洪水概率预测模型，为灾害防治起到一定贡献作用。 ### 2024亚太杯数学建模B题：基于机器学习回归的洪水预测模型研究 #### 一、研究背景及目的 随着全球人口的快速增长以及人类活动对自然环境的影响日益加剧，洪水的发生频率和严重程度也在逐年上升。据文中描述，2023年全球因洪水造成的经济损失高达数十亿美元。为了有效减轻洪水灾害带来的负面影响，构建一个能够准确预测洪水事件发生的模型变得至关重要。本研究旨在通过机器学习回归技术，构建并优化洪水预测模型，以期提高灾害预防和应对能力。 #### 二、研究方法概述 1. **相关性分析**：通过计算皮尔逊相关系数来评估各个指标与洪水发生之间的关系强度。此步骤帮助确定哪些因素对洪水发生的可能性有显著影响。 - **高相关性指标**：森林砍伐、滑坡、气候变化、人口得分、淤积、河流管理、地形排水、大坝质量和基础设施恶化。 - **低相关性指标**：季风强度、海岸脆弱性、侵蚀、排水系统、规划不足、城市化、流域、政策因素、无效防灾、农业实践、湿地损失。 2. **K聚类分析**：用于将洪水事件按照风险等级分为高中低三个类别，并通过CRITIC权重分析法确定每个指标的权重。随后，建立了有序逻辑回归模型，并通过准确率、召回率等指标对其性能进行了评估。 3. **模型对比与优化**：在问题三中，通过对问题二中建立的有序逻辑回归模型进行进一步分析，剔除了两个对结果贡献较小的指标，选择了五个关键指标（河流管理、气候变化、淤积、基础设施恶化、人口得分），构建了三种不同的模型（线性回归、梯度下降法线性回归、梯度提升树），并对这些模型进行了对比分析，最终选择了性能最优的梯度提升树模型。 4. **预测与验证**：利用问题三中选定的最佳模型对预测数据集进行洪水发生概率的预测，并通过S-W检验和K-S检验验证了预测结果的准确性。 #### 三、具体实施步骤 1. **问题一**：分析了各个指标与洪水发生的相关性，并绘制了热力图和柱状图以直观展示结果。 2. **问题二**： - 使用K聚类分析将洪水概率分为高中低三个等级。 - 应用CRITIC权重分析法计算各指标的权重。 - 基于上述结果构建了有序逻辑回归模型，并通过准确率、召回率等指标评估模型性能。 3. **问题三**： - 在问题二的基础上进一步优化模型，选择五个关键指标构建三种模型（线性回归、梯度下降法线性回归、梯度提升树）。 - 通过模型对比分析选择了梯度提升树作为最佳模型。 4. **问题四**：利用问题三中的最佳模型进行实际数据预测，并验证了预测结果的有效性和可靠性。 #### 四、结论与展望 通过上述研究，本文成功构建了一个基于机器学习回归的洪水预测模型。该模型不仅能够有效地预测洪水发生的概率，而且还可以为相关部门提供科学依据，以便采取更加有效的防灾减灾措施。未来的研究可以进一步探索更多影响洪水的因素，并尝试使用更先进的机器学习算法来提高预测精度。此外，还可以考虑将该模型应用于实际场景中，以评估其在真实世界中的应用效果。

【标题】"2017年研究生数学建模E题程序"揭示了当年数学建模竞赛中的一个实际问题，该问题涉及到了运用编程技术解决数学模型。数学建模是将现实问题转化为数学模型，通过计算和分析来找到最优解的过程。在本案例中，参赛者可能需要对某个具体情境下的问题进行分析，比如资源分配、网络优化或决策制定等。 【描述】中提到的"线性规划"是一种求解最优化问题的方法，它处理的是目标函数与约束条件都是线性的系统。线性规划广泛应用于生产计划、运输问题、资源配置等领域，通过寻找可行解中的最大值或最小值来确定最优策略。"证书规划"可能是指灵敏度分析或对偶理论，用于检验模型的稳定性并了解参数变化对解的影响。而"弗洛伊德算法"是解决图论中的"最短路径"问题的一种经典方法，适用于查找图中所有顶点之间的最短路径，尤其适用于稠密图。 文件名列表中的"data.m"可能包含了问题的数据输入，如变量、参数和初始条件。"Problem_1.m"到"Problem_4.m"分别对应于数学建模竞赛中的前四问，每问可能是一个独立的子问题，通过编写不同的MATLAB代码来解决。"floyd.m"则直接指向了弗洛伊德算法的实现，用于计算图中各节点间的最短路径。 在数学建模过程中，MATLAB作为一种强大的数值计算和编程环境，常被用来构建模型、求解问题和可视化结果。每个参赛团队会根据题目要求，利用这些工具和方法，结合实际背景，设计出合适的算法，最终形成完整的问题解决方案。 学习这部分内容有助于提升对数学建模的理解，掌握线性规划的求解技巧，以及如何应用图论算法解决实际问题。对于参加数学建模比赛的学生，不仅需要扎实的数学基础，还需要具备一定的编程能力，特别是用MATLAB进行数值计算和优化的能力。此外，了解如何将复杂问题转化为数学模型，并通过编程求解，也是现代科学研究和工程实践中的重要技能。

"数学建模B题钢管订购和运输" 本文的主要内容是解决钢管订购和运输问题，涉及到数学建模、非线性规划、Floyd算法和灵敏度分析等知识点。 首先，问题描述了钢管订购和运输的背景，包括铁路运输费用函数的不可加性，不能直接应用现有的最短路算法来求解铁路和公路交通网中任意两点间最小费用路问题。 然后，文章提出了一种分步递推算法，巧妙解决了铁路运输费用函数的不可加性问题。并将钢管订购和运输问题分为两个过程：先将钢管从钢管厂运到管道与道路交叉口，然后从交叉口铺设到管道线上。 文章接着建立了两个单目标非线性规划模型，目标函数是总费用W，包含三个部分：钢管采购费用、铁路运输费用和公路运输费用。利用Lingo软件，求出问题一的最优解为1278632万元。 在问题二中，通过对模型1的灵敏度分析，确定了钢厂的销价的变化对购运计划和总费用的影响最大，确定S1钢厂的生产上限的变化对物运计划和总费用的影响最大。 问题三的模型建立原理和问题一相同，利用Lingo软件，求得最优解为1407149万元。 关键词：Floyd算法、单目标非线性规划、灵敏度分析等。 本文解决了钢管订购和运输问题，涉及到数学建模、非线性规划、Floyd算法和灵敏度分析等知识点。通过建立数学模型和编程，得到最优解，并进行灵敏度分析，确定了钢厂的销价和生产上限对购运计划和总费用的影响。 知识点： 1. 非线性规划：非线性规划是一种数学优化方法，目标函数是非线性的。非线性规划广泛应用于各个领域，包括管理科学、经济学、工程学等。 2. Floyd算法：Floyd算法是一种求解最短路径问题的算法，广泛应用于交通网络、计算机网络等领域。 3. 灵敏度分析：灵敏度分析是对模型参数变化对结果的影响进行分析，以确定模型的敏感度。 4. 数学建模：数学建模是将实际问题转化为数学问题，以便于分析和解决问题。数学建模广泛应用于各个领域，包括管理科学、经济学、工程学等。

2022华为杯数学建模B题——方形件组批优化问题

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商超（超市和零售店）在现代经济中扮演着至关重要的角色，然而，它们在蔬菜商品管理中面临着多重挑战。这些挑战包括如何准确预测销售趋势、合理制定价格策略、以及有效制定补货计划等问题。 解决这些问题对于商超来说至关重要，因为它们直接影响着销售收益、库存成本和客户满意度。因此，本研究旨在为商超提供一套全面的蔬菜商品管理策略，以帮助它们更好地应对这些挑战。 针对问题一，在蔬菜商品管理中，首要问题之一是如何准确预测销售趋势。这包括了不同蔬菜品类的销售模式，如季节性销售高峰和低谷。我们需要深入了解哪些蔬菜在特定时间段内销售最活跃，以及它们之间的差异。这个问题的解决有助于商超更有针对性地制定促销策略和补货计划。 针对问题二，制定合理的价格策略对于商超至关重要，因为它们需要平衡销售利润和客户价格敏感度。我们需要建立一个定价模型，考虑商品成本、预期销售量和销售利润等因素。这个模型将为每个蔬菜品类提供合理的售价建议，确保商超实现销售利润的最大化，同时提供具有竞争力的价格。 针对问题三，如何确定每个单品的补货量以及建议的定价策略是另一个重要问题。我们需要通过组合优化方法，确定每个单品的最佳补货量和定价策

全国研究生数学建模竞赛（National Post-Graduate Mathematical Contest in Modeling）是“全国研究生创新实践系列活动”的主题赛事之一，由教育部学位与研究生教育发展中心主办