模糊层次分析方法
模糊综合评价法和层次分析法比较
模糊综合评价法和层次分析法比较在决策问题中，评价方法的选择对于得出准确的结论至关重要。
模糊综合评价法和层次分析法是两种常用的评价方法，它们各自有着不同的特点和适用范围。
本文将对这两种方法进行比较，并分析它们的优缺点及适用场景。
一、模糊综合评价法模糊综合评价法是一种基于模糊数学理论的决策方法。
它能够处理一些无法精确描述的决策问题，具有一定的模糊性。
模糊综合评价法的主要步骤包括：建立评价指标体系、建立模糊评价矩阵、确定模糊数的隶属度函数、计算权重系数、模糊综合评价以及结果分析。
模糊综合评价法的优点在于可以处理非常模糊的信息，对于具有一定主观性的问题有着较好的适应性。
其模糊矩阵可以对决策变量之间的关系进行直观表示，提高了决策的可理解性。
此外，模糊综合评价法还能够灵活地处理多个评价指标之间的关系，适用于复杂问题的决策。
然而，模糊综合评价法也存在一些缺点。
首先，模糊综合评价法在建立模糊矩阵时需要依赖专家的主观评价，其可靠性存在一定的局限性。
其次，在计算权重系数时，需要对每个指标的重要性进行模糊隶属度函数的设定，这可能会引入一定的主观偏差。
另外，由于模糊综合评价法对决策问题的要求较高，需要专业的知识和经验支持，所以在应用中需要慎重选择。
二、层次分析法层次分析法是一种将复杂问题分解为多个层次结构，并通过定量分析和专家判断来确定各个层次的权重的方法。
层次分析法的主要步骤包括：构建层次结构模型、确定判断矩阵、计算权重向量、一致性检验以及结果分析。
层次分析法的优点在于可以将复杂的决策问题分解为多个相对简单的子问题进行处理，提高了问题的可解性和可行性。
其通过定量化的方式确定各个层次的权重，减少了主观性的干扰。
此外，层次分析法具有较好的一致性检验方法，可以对决策结果的可靠性进行判断。
然而，层次分析法也存在一些不足之处。
首先，层次分析法在评价指标比较多或问题比较复杂时，计算量较大，耗时较长。
其次，层次分析法在构建判断矩阵和确定权重向量时，需要征求专家的意见和判断，其可靠性和准确性也受到专家主观因素的影响。
层次分析法及模糊综合评价
为残缺元素
Cw w
3, w (0.5714,0.2857,0.1429)T
Aw w
2 2 0 A 1/ 2 1 2
0 1/ 2 2
aij , i j, aij
aij 0,
i j, aij
mi 1, i j
mi~A第i 行 中的个数
6. 更复杂的层次结构 • 递阶层次结构：层内各元素独立，无相互影响和 支配；层间自上而下、逐层传递，无反馈和循环。 • 更复杂的层次结构：层内各元素间存在相互影响 或支配；层间存在反馈或循环。
• 精确计算的复杂和不必要
• 简化计算的思路——一致阵的任一列向量都是特征向量， 一致性尚好的正互反阵的列向量都应近似特征向量，可取 其某种意义下的平均。
和法——取列向量的算术平均
1 2 例 A 1/ 2 1
6 列向量 0.6 0.615 0.545 0.364 平均 0.324 w
为 A 的 截集，其中， 叫置信水平。
模糊综合评价
什么是事物的模糊性？ 指客观事物在中介过渡时所呈现的“亦此亦彼性”。
(1)清晰的事物——每个概念的内涵（内在涵义或本质属性） 和外延（符合本概念的全体）都必须是清楚的、不变的，每个 概念非真即假，有一条截然分明的界线，如男、女。
(2)模糊性事物——由于人未认识，或有所认识但信息不够丰富， 使其模糊性不可忽略。它是一种没有绝对明确的外延的事物。 如美与丑等。人们对颜色、气味、滋味、声音、容貌、冷暖、 深浅等的认识就是模糊的。
定理1 正矩阵A 的最大特征根是正单根，对应
正特征向量w，且
lim
k
Ak e eT Ake
w,
e (1,1,,1)T
正互反阵的最大特征根是正数， 特征向量是正向量。
层次分析法模糊综合评价法操作流程
层次分析法模糊综合评价法操作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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模糊层次分析法(FAHP)
文章编号模糊层次分析法张吉军西南石油学院经济管理系 四川南充摘要 首先通过分析指出层次分析法 存在的问题 然后给出了较文献条件更弱的模糊一致矩阵的定义 并对新定义的模糊一致矩阵的性质 用模糊一致矩阵表示因素两两重要性比较的合理性以及表示因素两两重要性比较的模糊一致矩阵同表示因素重要程度权重之间的关系进行了讨论 最后给出了模糊层次分析法的原理和步骤 关键词 层次分析法 模糊一致矩阵 模糊层次分析法 决策分析中图分类号文献标识码层次分析法 存在的问题层次分析法是美国运筹学家 匹兹堡大学的 教授于世纪 年代提出的一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法 层次分析法通过明确问题 建立层次分析结构模型 构造判断矩阵 层次单排序和层次总排序五个步骤计算各层次构成要素对于总目标的组合权重 从而得出不同可行方案的综合评价值 为选择最优方案提供依据 的关键环节是建立判断矩阵 判断矩阵是否科学 合理直接影响到 的效果 通过分析 我们发现检验判断矩阵是否具有一致性非常困难检验判断矩阵是否具有一致性需要求判断矩阵的最大特征根 看 是否同判断矩阵的阶数 相等 若 则具有一致性 当阶数 较大时 精确计算 的工作量非常大当判断矩阵不具有一致性时需要调整判断矩阵的元素 使其具有一致性 这不排除要经过若干次调整 检验 再调整 再检验的过程才能使判断矩阵具有一致性检验判断矩阵是否具有一致性的判断标准 缺乏科学依据 判断矩阵的一致性与人类思维的一致性有显著差异为了解决上述问题 我们引进了模糊一致矩阵的概念 为些 下面先介绍模糊一致矩阵的定义及其性质第 卷第 期模糊系统与数学年 月收稿日期 修订日期作者简介 张吉军 男 四川南充人 西南石油学院经济管理系副教授 博士 研究方向 现代管理理论与方法第期张吉军模糊层次分析法模糊一致矩阵的定义及其性质模糊一致矩阵及其有关概念定义设矩阵若满足则称是模糊矩阵定义若模糊矩阵满足则称模糊矩阵是模糊互补矩阵在文献中定义的模糊一致矩阵如下定义若模糊互补矩阵满足则称模糊矩阵是模糊一致矩阵本文定义的模糊一致矩阵不要求模糊矩阵是互补的因而其条件较文献弱本文的定义如下定义若模糊矩阵满足有则称模糊矩阵是模糊一致矩阵模糊一致矩阵的性质定理设模糊矩阵是模糊一致矩阵则有有有的第行和第列元素之和为且均为模糊一致矩阵其中是的转置矩阵是的余矩阵从中划掉任意一行及其对应列所得的子矩阵仍然是模糊一致矩阵满足中分传递性即当时若则有当时若则有证明由是模糊一致矩阵知有特别地当时也应成立即有故有成立模糊系统与数学年因为有成立特别地当时也应成立即有由知故有从而成立的证明见文献定理若模糊矩阵是模糊互补矩阵则有证明因为是模糊互补矩阵故对一切有成立特别地当时也应成立即有故对一切有成立定理模糊互补矩阵是模糊一致矩阵的充要条件是任意指定两行的对应元素之差为常数证明必要性对任意指定的第行和第行由模糊一致矩阵的定义知有从而有在上式中和是固定的只有是变动的所以第行和第行对应元素之差为常数充分性对任意指定的第行和第行设它们对应元素之差为常数即有成立特别地当时也应成立即有由式和式有故再由是模糊互补矩阵及定理知有故由式有最后由和的任意性及模糊一致矩阵的定义知模糊互补矩阵是模糊一致矩阵第期张吉军模糊层次分析法定理模糊互补矩阵是模糊一致矩阵的充要条件是任意指定行和其余各行对应元素之差为某一个常数证明必要性由定理直接可得充分性若对任意指定的第行和第行对恒有则有即第行和第行的对应元素之差为常数再由和的任意性知的任意指定两行对应元素之差均为常数从而由定理知是模糊一致矩阵用模糊一致矩阵表示因素间两两重要性比较的合理性解释在模糊数学中模糊矩阵是模糊关系的矩阵表示若论域上的模糊关系比重要得多的矩阵表示为模糊矩阵则的元素具有如下实际意义的大小是比重要的重要程度的度量且越大比就越重要表示比重要反之若则表示比重要由余的定义知表示不比重要的隶属度而不比重要则比重要又因比重要的隶属度为故即是模糊互补矩阵特别地当时有也即元素同自身进行重要性比较时重要性隶属度为若人们在确定一元素比另一个元素重要的隶属度的过程中具有思维的一致性则应有若即比重要则有另一方面是比相对重要的一个度量再加上自身比较重要性的度量为则可得比绝对重要的度量即也即应是模糊一致矩阵综上所述以及模糊一致矩阵的性质知用模糊一致矩阵表示论域上的模糊关系比重要得多是合理的表示因素间两两重要性比较的模糊一致矩阵同表示因素重要程度权重之间的关系设表示元素两两比较重要程度的模糊判断矩阵为模糊系统与数学年元素的权重分别为由的定义知表示元素比元素重要的隶属度越大就比越重要时表示和同等重要另一方面由权重的定义知是对元素的重要程度的一种度量越大元素就越重要因而的大小在一定程度上也表示了元素比重要的程度且越大比就越重要这样通过两两比较得到的元素比重要的重要程度度量同可建立一定的联系这种联系我们用函数表示即下面推断函数应具有的性质由上面的分析讨论知越大元素比越重要同样越大元素比越重要因此函数应是上的增函数因为为确保模糊判断和元素与重要程度差异的一致性以及模糊判断整体的一致性函数应是连续的由维尔斯特拉斯定理知对于函数及任意总存在一个多项式使得在上一致成立因此在精度允许的范围内可以假定具有多项式形式即由具有的性质可以确定的具体形式如下由有令有从而有将代入上式并化简得即对一切成立这里假定或又因次多项式最多有个不同的根要使式对一切成立必有故即具有如下形式简记为由有令有再由及上式有第期张吉军模糊层次分析法即又故要使对一切成立必有事实上因为对一切成立特别地对也应成立此时有故对一切成立再因次多项式最多有个根知从而必有于是有及由及有当时所以是元素和重要程度差异的度量单位它的大小直接反映了决策者的意志趋向越大表明决策者非常重视元素间重要程度的差异越小表明决策者不是非常重视元素间重要程度的差异居于这种分析在实际决策分析中可以根据决策者的态度选择稍大或稍小一点的另外由是增函数知再由知综上知模糊层次分析法模糊层次分析法的步骤和提出的的步骤基本一致仅有两点不同在中通过元素的两两比较构造判断矩阵而在中通过元素两两比较构造模糊一致判断矩阵由模糊一致矩阵求表示各元素的相对重要性的权重的方法同由判断矩阵求权重的方法不同为此下面仅介绍如何建立模糊一致判断矩阵以及由模糊一致判断矩阵求权重的方法模糊一致判断矩阵的建立模糊一致判断矩阵表示针对上一层某元素本层次与之有关元素之间相对重要性的比较假定上一层次的元素同下一层次中的元素有联系则模糊一致判断矩阵可表示为元素具有如下实际意义表示元素和元素相对于元素进行比较时元素和元素具有模糊关系比重要得多的隶属度为了使任意两个方案关于某准则的相对重要程度得到定量描述可采用如下的标度给予数量标度数量标度标度定义说明同等重要稍微重要明显重要重要得多极端重要两元素相比较同等重要两元素相比较一元素比另一元素稍微重要两元素相比较一元素比另一元素明显重要两元素相比较一元素比另一元素重要得多两元素相比较一元素比另一元素极端重要反比较若元素与元素相比较得到判断则元素与元素相比较得到的判断为有了上面的数字标度之后元素相对于上一层元素进行比较可得到如下模糊判断矩阵具有如下性质即是模糊一致矩阵模糊判断矩阵的一致性反映了人们思维判断的一致性在构造模糊判断矩阵时非常重要但在实际决策分析中由于所研究的问题的复杂性和人们认识上可能产生的片面性使构造出的判断矩阵往往不具有一致性这时可应用模糊一致矩阵的充要条件进行调整具体的调整步骤如下第一步确定一个同其余元素的重要性相比较得出的判断有把握的元素不失一般性设决策者认为对判断比较有把握模糊系统与数学年第期张吉军模糊层次分析法第二步用的第一行元素减去第二行对应元素若所得的个差数为常数则不需调整第二行元素否则要对第二行元素进行调整直到第一行元素减第二行的对应元素之差为常数为止第三步用的第一行元素减去第三行的对应元素若所得的个差数为常数则不需调整第三行的元素否则要对第三行的元素进行调整直到第一行元素减去第三行对应元素之差为常数为止上面步骤如此继续下去直到第一行元素减去第行对应元素之差为常数为止由模糊一致判断矩阵求元素的权重值设元素进行两两重要性比较得到的模糊一致性矩阵为元素的权重值分别为则由前面的讨论知有如下关系式成立其中是人们对所感知对象的差异程度的一种度量但同评价对象个数和差异程度有关当评价的个数或差异程度较大时值可以取得大一点另外决策者还可以通过调整的大小求出若干个不同的权重向量再从中选择一个自己认为比较满意的权重向量当模糊判断矩阵不是一致的时候式中等号不严格成立这时可采用最小二乘法求权重向量即求解如下的约束规划问题由拉格朗日乘子法知约束规划问题等价于如下无约束规划问题其中是乘子将关于求偏导数并令其为零得个代数方程组成的方程组也即是注上式用到方程组含有未知数个方程解此方程组还不能确定唯一解又因故将此式加到方程组中可得到含有个方程个未知量的方程组模糊系统与数学年解此方程组即可求得权重向量结论模糊层次分析法同普通层次分析法相比具有以下优点用本文给出的定理或定理检验模糊矩阵是否具有一致性较通过计算判断矩阵的最大特征根及其对应特征向量检验判断矩阵是否具有一致性更容易用本文给出的方法调整模糊矩阵的元素可很快使模糊不一致矩阵具有模糊一致性克服了普通层次分析法要经过若干次调整检验再调整再检验才能使判断矩阵具有一致性的缺点用定理或定理作为检验模糊矩阵是否具有一致性的标准较检验判断矩阵是否具有一致性的判断标准更加科学准确和简便参考文献许树柏层次分析法原理天津天津大学出版社姚敏张森模糊一致矩阵及其在软科学中的应用系统工程张跃邹寿平宿芬模糊数学方法及其应用煤炭工业出版社。
模糊综合评估层次分析法
x
x属于A*的次数 实验次数n
• 对所有 x U ，求x对A的隶属度，画出隶属函数曲线。
2020/1/1
8
6.1.3 模糊综合评价的计算
确定模糊关系矩阵
将各个子因素的得分代入模糊隶属函数，计算模糊关系矩阵R。用来描述每一个被评价
的对象，评价因素和评价等级之间的模糊关系。
r11 r12 r1n
2020/1/1
3
模糊集合的定义：设U是全集，U上的一个模糊集合A由U上的一个实值函数表示：
A :U [0，1]
对于x U，A(x) 称为x对A的隶属度，而 A 称为A的隶属函数。为方便起见，U上的模糊 集的全体记为 F(U )，A(x) 也记为 A(x) 。
这样，我们不再简单地问x绝对属于还是不属于A，而是问在多大程度上属于A。 例如，对于“年轻”这个模糊概念，以年龄为论域，取U=[0，200]。查德给出隶属函
• 进行调查统计，得到U的一个运动着的，边界可变的普通集合A*，在每一次实验 之下，A*应该是一个确定的普通集合，但在不同次的实验中，A*的边界又可能 是不同的，因而把A*作为U中一个可运动的普通集合。
• 作n次实验，对给定元素 x U ，计算出x对A的隶属频率。实验证明，随着n的
增大，隶属频率会呈现稳定性。频率稳定所在的那个数，称为x对A的隶属度；
数为：
模糊综合评估法（Fuzzy Comprehensive Evaluation，FCE）正是基于这一思想而形
成的评估方法。它应用模糊关系合成原理，从多个因素对被评事物隶属等级状况进行
综合性评价。适用于有模糊概念而又可以量化的场合。
2020/1/1
6.1.2 模糊综合评价模型的建立
模糊综合评价法和层次分析法比较
模糊综合评价法和层次分析法比较在实际决策中，为了对不同方案或者对象进行评价和比较，人们常常借助于一些评价方法来进行定量或者定性的分析。
其中，模糊综合评价法和层次分析法是常用的两种评价方法。
本文将对这两种方法进行比较，以便更好地了解它们的优点和适用范围。
一、模糊综合评价法模糊综合评价法是一种基于模糊数学的评价方法。
它通过对事物属性与评价等级之间的关系进行模糊化处理，进而建立模糊综合评价模型。
其基本步骤包括：1. 确定评价指标：选择合适的评价指标，以准确地描述待评价对象的特征。
2. 建立模糊数学模型：将评价指标与评价等级之间的关系进行模糊化处理，建立模糊综合评价模型。
3. 确定权重：通过专家打分或者层次分析等方法确定各个评价指标的权重，以反映其在整个评价体系中的重要程度。
4. 模糊计算：运用模糊数学的运算法则，将模糊的评价指标与权重进行计算，得出最终的评价结果。
模糊综合评价法的优点是能够对模糊的信息进行处理，既能考虑到各个评价指标的多样性，又能够充分利用专家经验和知识进行定量分析。
然而，模糊综合评价法也存在一些局限性，如对各个评价指标的选择和权重确定依赖于专家主观判断，因此结果可能会有一定的主观性。
二、层次分析法层次分析法是一种定性和定量相结合的评价方法。
它通过将复杂的决策问题层次化，将决策问题划分为若干个层次和因素，并建立层次结构，来进行评价和决策。
其基本步骤包括：1. 建立层次结构模型：将决策问题分解为若干个层次和因素，并构建层次结构模型。
2. 定义判断矩阵：由于评价指标之间往往存在复杂的相互关系，因此通过专家打分或者问卷调查等方式，建立判断矩阵，以便量化这些关系。
3. 计算权向量和一致性检验：对判断矩阵进行特征值计算，得出权向量，并进行一致性检验，以保证判断矩阵的一致性。
4. 计算评价结果：将判断矩阵中的权向量与各个评价因素的权重相乘，得出最终的评价结果。
层次分析法的优点是能够较全面地考虑到各个评价因素之间的相互关系，以及它们对最终结果的影响程度。
综合评价方法 - 层次分析法加模糊评价方法
从数学角度来看，身边的现象可划分为：
1.确定性现象：如水加温到100 C就沸腾，这种现象的规 律性靠经典数学去刻画； 2.随机现象：如掷筛子，观看那一面向上，这种现象的 规律性靠概率统计去刻画; 3.模糊现象：如 “今天天气很热”，“某人个头 高”，…等等。 这些语言的准确性就要用模糊数学去刻画。
7
（4）层次分析法的优缺点
优点： 1 系统性——将对象视作系统，按照分解、比较、 判断、综合的思维方式进行决策——系统分析（与机 理分析、测试分析并列）； 2 实用性——定性与定量相结合，能处理传统的 优化方法不能解决的问题； 3 简洁性——计算简便，结果明确，便于决策者 直接了解和掌握。 缺点： 1. 不能为决策提供新方案 2. 定量数据较少，定性成分多，不易令人信服 3. 指标过多时数据统计量大，且权重难以确定 4. 特征值和特征向量的精确求法比较复杂
可以看到两种方法求出的权重相差不大 同理可以求出准则层各判断矩阵的权重向量
17
层次总排序：在获得同一层次各要素之间的相对重要 度后，自上而下计算各级要素相对总体的综合重要度。 即针对上一层次而言，逐层计算本层次所有元素重要 性的权重。 Wi w j vij 综合重要度： j
得到的层次总排序的权值向量是否可以被满意接受， 需要进行一致性检验。 但在实际应用中，整体一致性的检验常常不必进行。 主要原因是对整体进行考虑是很困难的；另外，若单 层次排序下具有满意一致性，而整体不具有满意一致 性时，判断矩阵的调整非常困难。因此，一般情况下 可以不进行整体一致性检验。
安全系统工程学
综合评价方法
一、层次分析法（AHP）
二、模糊综合评价法
2
综合评价法 之层次分析法
一、层次分析法
模糊层次分析法_唐有文
模糊层次分析法唐有文(青海大学基础部,青海西宁 810016)摘 要:本文用模糊集对层次分析法进行了改进,从而使这种很有用的方法变得简单易学,便于应用。
关键词:模糊集;层次分析法;向量;矩阵中图分类号:C 934 文献标识码:A 文章编号:1001-7542(2002)03-0019-051 引 言层次分析法在上世纪70年代首创于美国,这是一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析方法。
由于它在处理复杂的决策问题上的实用性和有效性,很快就在世界范围内得到普遍的重视和广泛的应用。
它的应用遍及经济计划和管理、能源政策和分配、行为科学、军事指挥、运输、农业、教育、人才、医疗、环境等等领域。
这个方法在80年代引入我国,也很快为广大的应用数学工作者和有关领域的技术人员所接受,得到了成功的应用。
但它的较为高深的数学理论和较为繁复的数字计算,阻碍了更多的管理者和决策者对此方法的掌握和使用。
笔者用模糊数学的方法对层次分析法的计算部分进行了改造,使改造后的模糊层次分析法十分简单、也更准确,可使更多的非数学工作者,特别是行政工作者易于掌握、便于应用(手头有一枚计算器即可)。
为了决策者直接参考套用此方法,本文尽量避免抽象的数学形式和较深的数学理论。
而在具体算法上做了较详尽的阐述。
笔者把此文写成科普形式,是期望它直接产生一些社会效益。
2 基本方法先通过一个简单例子,来介绍模糊层次分析法的基本方法。
例 某大学毕业生面临择业,现有M 1、M 2、M 3三个工作单位可供选择。
这三个单位在各方面的条件,其优劣程度不尽一致,现考虑最主要的四种因素:¹发展前途,º工作条件,»工资待遇,¼单位地址。
用模糊层次分析法做决策的步骤如下。
第一步,列出层次分析图,选择就业单位是本例的目标,把它叫做目标层,选择单位时需要考虑的因素的集合叫做准则层。
可供选择的三个单位组成方案层。
可将这三个层次列出如下:目标层选择工作单位准则层¹发展前途 º工作条件 »工资待遇 ¼单位地址方案层单位M 1 M 2 M 3这就是层次分析图第二步,评分。
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一致性比率CR=0.018/1.12=0.016<0.1
性检验
正互反阵最大特征根和特征向量的简化计算
• 精确计算的复杂和不必要 • 简化计算的思路——一致阵的任一列向量都是特征向量， 一致性尚好的正互反阵的列向量都应近似特征向量，可取 其某种意义下的平均。 和法——取列向量的算术平均
2 1 例 A 1 / 2 1 1 / 6 1 / 4
5 7
9 2 ， 4 ， 6， 8
表示两个因素相比，一个因素比另一个因素明显重要 表示两个因素相比，一个因素比另一个因素强烈重要
表示两个因素相比，一个因素比另一个因素极端重要 上述两相邻判断的中值
因素i与j比较的判断aij，则因素j与i比较的判断aji=1/aij
倒数
目标层 C1 景色
O(选择旅游地) C2 费用 C3 居住 C4 饮食 C5 旅途
将决策问题分为3个或多个层次： 最高层：目标层。表示解决问题的目的，即层次分析 要达到的总目标。通常只有一个总目标。 中间层：准则层、指标层、…。表示采取某种措施、 政策、方案等实现预定总目标所涉及的中间环 节； 一般又分为准则层、指标层、策略层、 约束层等。 最低层：方案层。表示将选用的解决问题的各种措施、 政策、方案等。通常有几个方案可选。 每层有若干元素，层间元素的关系用相连直线表示。 层次分析法所要解决的问题是关于最低层对最高层的
6 列向量 0.6 0.615 0.545 4 归一化 0.3 0.308 0.364 归 一 1 0.1 0.077 0.091 化
求 行 和
0.587 0.324 w 0.089
A~成对比较阵 A是正互反阵 稍加分析就发 现上述成对比 较矩阵有问题
成对比较的不一致情况
1 A 2
一致比较
1/ 2 1
4 7
不一致
a21 2 (C2 : C1 )
a13 4 (C1 : C3 )
a23 8 (C2 : C3 )
允许不一致，但要确定不一致的允许范围
相对权重问题，按此相对权重可以对最低层中的各种方案 、措施进行排序，从而在不同的方案中作出选择或形成选 择方案的原则。
2. 构造判断(成对比较)矩阵
在确定各层次各因素之间的权重时，如果只是定性的结果， 则常常不容易被别人接受，因而Santy等人提出：一致矩阵法， 即： 1. 不把所有因素放在一起比较，而是两两相互比较。 2. 对此时采用相对尺度，以尽可能减少性质不同的诸因 素相互比较的困难，以提高准确度。
例3 科研课题的选择 某研究所现有三个 科研课题，限于人力 及物力，只能研究一 个课题。有三个须考 虑的因素：(1)科研成 果贡献大小(包括实用 价值和科学意义)；(2) 人材的培养；(3)课题 的可行性(包括课题的 难易程度、研究周期 及资金)。在这些因素 的影响下，如何选择 课题?
层次分析法的思维过程的归纳
w1 w2 w2 w2 wn w2
w1 wn w2 wn wn wn
一致阵 性质
• A的秩为1，A的唯一非零特征根为n
Aw nw
但允许范围是 多大？如何界 定？
• 非零特征根n所对应的特征向量归一化后可作为权向量
对于不一致(但在允许范围内)的成对比较阵 A， Saaty等人建议用对应于最大特征根 的特征向量作为权向量w ，即
Aw w
3. 层次单排序及其一致性检验
对应于判断矩阵最大特征根λmax的特征向量，经归一 化(使向量中各元素之和等于1)后记为W。 W的元素为同一层次因素对于上一层次因素某因素相对 重要性的排序权值，这一过程称为层次单排序。 能否确认层次单排序，需要进行一致性检验，所谓一 致性检验是指对A确定不一致的允许范围。
层次分析法建模
• • • • • • 一、层次分析法概述 二、层次分析法的基本原理 三、层次分析法的步骤和方法 四、层次分析法的广泛应用 五、应用层次分析法的注意事项 六、层次分析法应用实例
一、层次分析法概述
人们在对社会、经济以及管理领域的问题进行系统分 析时，面临的经常是一个由相互关联、相互制约的众 多因素构成的复杂系统。层次分析法则为研究这类复 杂的系统，提供了一种新的、简洁的、实用的决策方 法。 层次分析法(AHP法) 是一种解决多目标的复杂问题的 定性与定量相结合的决策分析方法。该方法将定量分 析与定性分析结合起来，用决策者的经验判断各衡量 目标能否实现的标准之间的相对重要程度，并合理地 给出每个决策方案的每个标准的权数，利用权数求出 各方案的优劣次序，比较有效地应用于那些难以用定 量方法解决的课题。
二、层次分析法的基本原理
层次分析法根据问题的性质和要达到的总 目标，将问题分解为不同的组成因素，并按照 因素间的相互关联影响以及隶属关系将因素按 不同层次聚集组合，形成一个多层次的分析结 构模型，从而最终使问题归结为最低层(供决 策的方案、措施等)相对于最高层(总目标)的 相对重要权值的确定或相对优劣次序的排定。
准则层对目标的成对比较阵
1 2 A 1/ 4 1/ 3 1/ 3 1/ 2 1 1/ 7 1/ 5 1/ 5 4 7 1 2 3 3 5 5 1 / 2 1 / 3 1 1 1 1 3
权向量(特征向量)w =(0.263,0.475,0.055,0.090,0.110)T 一致性指标 CI 5.073 5 0.018 5 1 随机一致性指标 RI=1.12 (查表) 通过一致
层次分析法(AHP法) (Analytic Hierarchy Process) 建模
模糊层次分析法
层次分析法（AHP）是美国运筹学家匹茨堡大学教 授萨蒂(T.L.Saaty)于上世纪70年代初，为美国国防 部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而 进行电力分配”课题时，应用网络系统理论和多目标 综合评价方法，提出的一种层次权重决策分析方法。 这种方法的特点是在对复杂的决策问题的本质、影 响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，利用 较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为多 目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便 的决策方法。 是对难于完全定量的复杂系统作出决策的模型和方 法。
的不一致程度在容许范围之内，有满意的一致性，通过
一致性检验。可用其归一化特征向量作为权向量，否则
要重新构造成对比较矩阵A，对 aij 加以调整。 一致性检验：利用一致性指标和一致性比率<0.1
及随机一致性指标的数值表，对
A 进行检验的过程。
“选择旅游地”中 准则层对目标的权 向量及一致性检验 最大特征根=5.073
决策是指在面临多种方案时需要依据一定的标准选 择某一种方案。日常生活中有许多决策问题。举例 1. 在海尔、新飞、容声和雪花四个牌号的电冰 箱中选购一种。要考虑品牌的信誉、冰箱的功能、 价格和耗电量。 2. 在泰山、杭州和承德三处选择一个旅游点。 要考虑景点的景色、居住的环境、饮食的特色、交 通便利和旅游的费用。 3. 在基础研究、应用研究和数学教育中选择一 个领域申报科研课题。要考虑成果的贡献（实用价 值、科学意义），可行性（难度、周期和经费）和 人才培养。
n
n 1
CI=0，有完全的一致性
CI接近于0，有满意的一致性 CI 越大，不一致越严重
为衡量CI 的大小，引入随机一致性指标 RI。方法为 随机构造500个成对比较矩阵 A 1 , A2 ,, A 500
则可得一致性指标
CI1, CI 2 ,, CI500
CI1 CI 2 CI 500 RI 500
准则层
设要比较各准则C1,C2,… , Cn对目标O的重要性
Ci : C j aij
选 择 旅 游 地
C1 C1 C2
1 A (aij ) nn , aij 0, a ji aij
C2 C3 C4 C5
C3
C4 C5
1/ 2 4 3 3 1 2 1 7 5 5 A 1/ 4 1/ 7 1 1 / 2 1 / 3 1 / 3 1 / 5 2 1 1 3 1 1 1/ 3 1/ 5 要由A确定C1,… , Cn对O的权向量
三、层次分析法的步骤和方法
运用层次分析法构造系统模型时，大体可 以分为以下四个步骤： 1. 建立层次结构模型 2. 构造判断(成对比较)矩阵 3. 层次单排序及其一致性检验 4. 层次总排序及其一致性检验
1. 建立层次结构模型
将决策的目标、考虑的因素（决策准则）和决策 对象按它们之间的相互关系分为最高层、中间层 和最低层，绘出层次结构图。 最高层：决策的目的、要解决的问题。 最低层：决策时的备选方案。 中间层：考虑的因素、决策的准则。 对于相邻的两层，称高层为目标层，低层为因 素层。 下面举例说明。
层次分析法是社会、经济系统决策中的有效工具。其 特征是合理地将定性与定量的决策结合起来，按照思 维、心理的规律把决策过程层次化、数量化。是系统 科学中常用的一种系统分析方法。 该方法自1982年被介绍到我国以来，以其定性与定量 相结合地处理各种决策因素的特点，以及其系统灵活 简洁的优点，迅速地在我国社会经济各个领域内，如 工程计划、资源分配、方案排序、政策制定、冲突问 题、性能评价、能源系统分析、城市规划、经济管理、 科研评价等，得到了广泛的重视和应用。
w1 考察完全一致的情况 w 1 W ( 1) w1 , w2 ,wn 可作为一个排序向量 w2 w A 成对比较 1 令aij wi / w j 满足 aij a jk aik , i, j, k 1,2,, n wn 的正互反阵A称一致阵。 w1
定理：n 阶一致阵的唯一非零特征根为n 定理：n 阶正互反阵A的最大特征根 n, 当且仅当 =n 时A为一致阵