Ⅰ 算法分析中,存在一类图灵机模型.试问,此类模型一般用来解决什么问题
图灵机
1936年,阿兰·图灵提出了一种抽象的计算模型 —— 图灵机 (Turing Machine)。图灵的基本思想是用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程,他把这样的过程看作下列两种简单的动作:
在纸上写上或擦除某个符号;
把注意力从纸的一个位置移动到另一个位置;
而在每个阶段,人要决定下一步的动作,依赖于 (a) 此人当前所关注的纸上某个位置的符号和(b) 此人当前思维的状态。为了模拟人的这种运算过程,图灵构造出一台假想的机器,该机器由以下几个部分组成:
一条无限长的纸带。纸带被划分为一个接一个的小格子,每个格子上包含一个来自有限字母表的符号,字母表中有一个特殊的符号 表示空白。纸带上的格子从左到右依此被编号为 0, 1, 2, ... ,纸带的右端可以无限伸展。
一个读写头。该读写头可以在纸带上左右移动,它能读出当前所指的格子上的符号,并能改变当前格子上的符号。
一个状态寄存器。它用来保存图灵机当前所处的状态。图灵机的所有可能状态的数目是有限的,并且有一个特殊的状态,称为停机状态。
一套控制规则。它根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作,并改变状态寄存器的值,令机器进入一个新的状态。
注意这个机器的每一部分都是有限的,但它有一个潜在的无限长的纸带,因此这种机器只是一个理想的设备。图灵认为这样的一台机器就能模拟人类所能进行的任何计算过程
自动机
automata
对信号序列进行逻辑处理的装置。在自动控制领域内,是指离散数字系统的动态数学模型,可定义为一种逻辑结构,一种算法或一种符号串变换。自动机这一术语也广泛出现在许多其他相关的学科中,分别有不同的内容和研究目标。在计算机科学中自动机用作计算机和计算过程的动态数学模型,用来研究计算机的体系结构、逻辑操作、程序设计乃至计算复杂性理论。在语言学中则把自动机作为语言识别器,用来研究各种形式语言。在神经生理学中把自动机定义为神经网络的动态模型,用来研究神经生理活动和思维规律,探索人脑的机制。在生物学中有人把自动机作为生命体的生长发育模型,研究新陈代谢和遗传变异。在数学中则用自动机定义可计算函数,研究各种算法。现代自动机的一个重要特点是能与外界交换信息,并根据交换得来的信息改变自己的动作,即改变自己的功能,甚至改变自己的结构,以适应外界的变化。也就是说在一定程度上具有类似于生命有机体那样的适应环境变化的能力。
自动机与一般机器的重要区别在于自动机具有固定的内在状态,即具有记忆能力和识别判断能力或决策能力,这正是现代信息处理系统的共同特点。因此,自动机适宜于作为信息处理系统乃至一切信息系统的数学模型。自动机可按其变量集和函数的特性分类,也可按其抽象结构和联结方式分类。主要有:有限自动机和无限自动机、线性自动机和非线性自动机、确定型自动机和不确定型自动机、同步自动机和异步自动机、级联自动机和细胞自动机等。
Ⅱ 什么叫做数学建模
当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时,人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上,用数学的符号和语言,把它表述为数学式子,也就是数学模型,然后用通过计算得到的模型结果来解释实际问题,并接受实际的检验。这个建立数学模型的全过程就称为数学建模。
数学建模是一种数学的思考方法,是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并"解决"实际问题的一种强有力的数学手段。 数学建模就是用数学语言描述实际现象的过程。这里的实际现象既包涵具体的自然现象比如自由落体现象,也包含抽象的现象比如顾客对某种商品所取的价值倾向。这里的描述不但包括外在形态,内在机制的描述,也包括预测,试验和解释实际现象等内容。 我们也可以这样直观地理解这个概念:数学建模是一个让纯粹数学家(指只懂数学不懂数学在实际中的应用的数学家)变成物理学家,生物学家,经济学家甚至心理学家等等的过程。 数学模型一般是实际事物的一种数学简化。它常常是以某种意义上接近实际事物的抽象形式存在的,但它和真实的事物有着本质的区别。要描述一个实际现象可以有很多种方式,比如录音,录像,比喻,传言等等。为了使描述更具科学性,逻辑性,客观性和可重复性,人们采用一种普遍认为比较严格的语言来描述各种现象,这种语言就是数学。使用数学语言描述的事物就称为数学模型。有时候我们需要做一些实验,但这些实验往往用抽象出来了的数学模型作为实际物体的代替而进行相应的实验,实验本身也是实际操作的一种理论替代。
数学建模掌握的十类算法
1、蒙特卡罗算法(该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算 法,同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性,是比赛时必用的方法) 2.数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法(比赛中通常会遇到大量的数据需要 处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab作为工具) 3.线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题(建模竞赛大多数问题 属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、 Lingo软件实现) 4.图论算法(这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉 及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备) 5.动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法(这些算法是算法设计 中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中) 6.最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法(这些问题是 用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实 现比较困难,需慎重使用) 7.网格算法和穷举法(网格算法和穷举法都是暴力搜索最优点的算法,在很多竞赛 题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好 使用一些高级语言作为编程工具) 8.一些连续离散化方法(很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计算机只 认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非 常重要的) 9.数值分析算法(如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分析中常 用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调 用) 10.图象处理算法(赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文中也应该 要不乏图片的,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用Matlab 进行处理)
Ⅲ 数学建模建模分为几种类型,分别用什么法求解
数学建模应当掌握的十类算法
1、蒙特卡罗算法(该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算
法,同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性,是比赛时必用的方法)
2、数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法(比赛中通常会遇到大量的数据需要
处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab作为工具)
3、线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题(建模竞赛大多数问题
属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、
Lingo软件实现)
4、图论算法(这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉
及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备)
5、动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法(这些算法是算法设计
中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中)
6、最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法(这些问题是
用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实
现比较困难,需慎重使用)
7、网格算法和穷举法(网格算法和穷举法都是暴力搜索最优点的算法,在很多竞赛
题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好
使用一些高级语言作为编程工具)
8、一些连续离散化方法(很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计算机只
认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非
常重要的)
9、数值分析算法(如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分析中常
用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调
用)
10、图象处理算法(赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文中也应该
要不乏图片的,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用Matlab
进行处理)
Ⅳ 数学建模中常用的算法
从问题的解决方法上分析,涉及到的数学建模方法:
几何理论、概率、统计(回归)分析、优化方法(规划)、图论与网络优化、层次分析、插值与拟合、差分方法、微分方程、排队论、模糊数学、随机决策、多目标决策、随机模拟、灰色系统理论、神经网络、时间序列、综合评价等方法。
Ⅳ 数据挖掘建模和算法区别
数据挖掘建模是一个过程,一般通过数据行业理解、数据预处理、算法选取、测试评估、部署应用这几个环节,算法是一种的模块,现在的大数据挖掘并不在算法而在数据。
数据挖掘建模可以称为一个手段,一整套方案,来实现目标,它是个大方向;
用决策树建模可以认为是比较具体的策略,套路,但是也包含了很多细致的算法;
Ⅵ 算法和建模最难的是思想还是技术
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Ⅶ 常见30种数学建模模型是什么
1、蒙特卡罗算法。
2、数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法。
3、线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题。
4、图论算法。
5、动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法。
6、最优化理论的三大非经典算法。
7、网格算法和穷举法。
8、一些连续离散化方法。
9、数值分析算法。
10、图象处理算法。
应用数学去解决各类实际问题时,建立数学模型是十分关键的一步,同时也是十分困难的一步。建立教学模型的过程,是把错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构的过程。
要通过调查、收集数据资料,观察和研究实际对象的固有特征和内在规律,抓住问题的主要矛盾,建立起反映实际问题的数量关系,然后利用数学的理论和方法去分析和解决问题。
(7)算法分析中包括建模吗扩展阅读:
数学建模是一个让纯粹数学家(指只研究数学,而不关心数学在实际中的应用的数学家)变成物理学家、生物学家、经济学家甚至心理学家等等的过程。这里的实际现象既包涵具体的自然现象比如自由落体现象,也包含抽象的现象比如顾客对某种商品所取的价值倾向。这里的描述不但包括外在形态、内在机制的描述,也包括预测、试验和解释实际现象等内容。
Ⅷ 数学建模中负责算法的人应该主要做什么
熟悉matlab,matlab自带各种算法,分析数据
Ⅸ 数据分析建模步骤有哪些
1、分类和聚类
分类算法是极其常用的数据挖掘方法之一,其核心思想是找出目标数据项的共同特征,并按照分类规则将数据项划分为不同的类别。聚类算法则是把一组数据按照相似性和差异性分为若干类别,使得同一类别数据间的相似性尽可能大,不同类别数据的相似性尽可能小。分类和聚类的目的都是将数据项进行归类,但二者具有显着的区别。分类是有监督的学习,即这些类别是已知的,通过对已知分类的数据进行训练和学习,找到这些不同类的特征,再对未分类的数据进行分类。而聚类则是无监督的学习,不需要对数据进行训练和学习。常见的分类算法有决策树分类算法、贝叶斯分类算法等;聚类算法则包括系统聚类,K-means均值聚类等。
2、回归分析
回归分析是确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法,其主要研究的问题包括数据序列的趋势特征、数据序列的预测以及数据间的相关关系等。按照模型自变量的多少,回归算法可以分为一元回归分析和多元回归分析;按照自变量和因变量间的关系,又可分为线性回归和非线性回归分析。
3、神经网络
神经网络算法是在现代神经生物学研究的基础上发展起来的一种模拟人脑信息处理机制的网络系统,不但具备一般计算能力,还具有处理知识的思维、学习和记忆能力。它是一种基于导师的学习算法,可以模拟复杂系统的输入和输出,同时具有非常强的非线性映射能力。基于神经网络的挖掘过程由数据准备、规则提取、规则应用和预测评估四个阶段组成,在数据挖掘中,经常利用神经网络算法进行预测工作。
4、关联分析
关联分析是在交易数据、关系数据或其他信息载体中,查找存在于项目集合或对象集合之间的关联、相关性或因果结构,即描述数据库中不同数据项之间所存在关系的规则。例如,一项数据发生变化,另一项也跟随发生变化,则这两个数据项之间可能存在某种关联。关联分析是一个很有用的数据挖掘模型,能够帮助企业输出很多有用的产品组合推荐、优惠促销组合,能够找到的潜在客户,真正的把数据挖掘落到实处。4市场营销大数据挖掘在精准营销领域的应用可分为两大类,包括离线应用和在线应用。其中,离线应用主要是基于客户画像进行数据挖掘,进行不同目的针对性营销活动,包括潜在客户挖掘、流失客户挽留、制定精细化营销媒介等。而在线应用则是基于实时数据挖掘结果,进行精准化的广告推送和市场营销,具体包括DMP,DSP和程序化购买等应用。
Ⅹ 数学建模算法问题
有许多这类问题的算法,我来抛砖引玉:
1.神经网络。显然这是最通用的方法,专门用于解决此类问题。详细你可以网络一下看看,不过这类建议google。但是它有它的缺点就是因为通用性太强,所以算法效率低,算法复杂,而且不能得到显式的式子。
在matlab中函数如下(可以help newff)
Examples
load simplefit_dataset
net = newff(simplefitInputs,simplefitTargets,20);
net = train(net,simplefitInputs,simplefitTargets);
simplefitOutputs = sim(net,simplefitInputs);
2.多元回归分析。
网络一下吧。线性的还好,非线性的麻烦。
建议神经网络。