基于不同形式多属性的专家评判水平——毕业论文

基于不同形式多属性的专家评判水平基于不同形式多属性的专家评判水平 共识性分析共识性分析 院 系计算机学院 专 业计算机科学与技术 班 级 学 号 姓 名 指导教师 负责教师 沈阳航空工业学院 年 月 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） I 摘摘 要要 由于社会的飞速发展，科学技术的进步,知识和信息量大大增加，使得各种决策 问题错综复杂，千变万化，单个决策者进行决策的情况越来越少，多个决策者参加 决策的情况越来越多。在实际的群决策过程中，由于每个专家评判形式不唯一、对 于复杂问题有各种不同的看法和观点，并且评估信息也存在模糊性和多样性等原因, 所以，专家群体几乎不可能对所有问题达成共识，以至于有时群决策的结果比较分 散，偏离客观现实太远，不具有说服力。因此，不同形式的多属性群决策中研究专 家群体判断的共识性问题，以及如何调整使其加速达成共识方面的研究与应用具有 重要意义。本文介绍了专家偏好信息的管理，不同形式的偏好信息以区间数的形式 进行量化、偏好信息的规范化，专家评判的共识性分析以及不共识调整。 关关 键键 词词：群决策；专家评判水平；共识性 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） II Abstract As the rapid development of social, scientific and technological progress, knowledge and information has increased significantly, making all kinds of decision-making complex, ever-changing, individual decision-makers in decision-making is less and less, a number of policy makers in decision-making are more and more. In the actual group decision-making process, each experts judgment is not the only form. They have different views and perspectives in the complex issues, and there are also vague and diversity of reasons in assessing the information, therefore, the groups of experts are almost impossible to reach a consensus on all issues, so sometimes the result of group decision-making are scattered, too far away from the objective reality and not persuasive. Therefore, the different forms of multi-attribute group decision-making expert groups in the consensus judgment of the problem and how to adjust to reach a consensus to accelerate the research and application are of great significance. In this paper, I introduced expert preference information management, various forms of preferred range of information to quantify the number of forms, the standardization of preference information, expert evaluation and analysis of the consensus and the adjustment of the no consensus. Key words: group decision-making, the level of experts judgment, consensus 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） III 目目 录录 1 引言1 1.1 群决策背景1 1.2 题目内容2 1.3 系统设计目标2 2 方案论证3 2.1 开发专家评判水平共识性分析系统的必要性3 2.2 开发专家水平评判共识性分析系统的可行性分析3 2.2.1 经济可行性分析 .3 2.2.2 技术可行性分析 .4 2.3 开发环境与开发工具4 2.3.1 系统开发环境 .4 2.3.2 Windows XP 简介5 2.3.3 前台开发工具简介 .5 2.3.4 后台数据库简介 .5 3 概要设计7 3.1 系统总体设计思想7 3.2 系统功能模块7 3.2.1 专家水平评判系统总功能模块 .7 3.2.2 专家信息管理模块 .8 3.2.3 方案信息管理模块 .8 3.2.4 专家偏好信息管理模块 .8 3.2.5 共识性分析模块 .8 3.3 简要的数据库设计9 4 详细设计12 4.1 具体算法12 4.1.1 偏好信息量化方法 .12 4.1.2 偏好信息的规范化算法 .12 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） IV 4.1.3 共识性分析算法 .15 4.2 流程图17 4.3 系统功能界面设计18 4.3.1 初始化操作 .18 4.3.2 专家偏好信息管理 .21 4.3.3 共识性分析 .22 5 系统测试24 5.1 系统测试24 5.1.1 测试平台 .24 5.1.2 测试目的 .24 5.1.3 测试范围和主要内容 .24 5.1.4 测试方法 .25 5.1.5 系统运行情况记录 .25 5.1.6 程序的维护 .25 5.1.7 代码的维护 .25 5.2 系统测试结果25 参考文献27 致 谢28 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 1 1 引言引言 1.1 群决策背景群决策背景 群决策是多个决策者如何进行一项联合的抉择，广泛应用于军事、经济、管理 等领域。对群决策的研究始于 200 多年前，法国数学家 Borda 在 1781 年提出了群体 对方案排序的 Borda 规则，1785 年另一位数学家，同时又是经济学家和社会学家 Condorcet，提出了 Condorcet 规则并发现了投票悖论。从这以后，许多学者从各个 方面对群决策进行了研究。20 世纪 80 年代，群决策理论研究和方法应用发展到了 一个新的阶段，群决策拓展为几个不同而又有相互联系的研究领域：偏好分析、群 效用理论、社会选择理论、委员会决策理论、投票理论、一般对策论、专家评估分 析、量化因子集结、模糊群体决策理论、经济均衡理论以及群决策支持系统等等。 20 世纪 90 年代，由于计算机技术、网络通信技术的发展，为消除或减少决策 个体之间信息交流的障碍提供了可能，群决策的绩效也得到了较大的改善。群决策 支持系统成为研究的热点。 近几年，又有许多学者将人工智能、认知心理学、形式语言等最新理论引入群 决策研究中，使有关基于智能代理的群决策支持系统研究、基于语言评价信息的群 决策理论与方法研究等成为新的研究方向。 群决策就是由多个决策者参与的决策，也是一个决策群体如何进行一项联合抉 择，在实际的群决策问题中，由于受到每个专家的个人偏好、知识结构、评判水平、 信息的不确定性、信息的模糊性和信息的多样性等众多因素的影响，群体几乎不可 能对所有问题达成意见一致，而只可能是大部分讨论的问题基本达成意见一致。由于 群决策中专家群体判断的一致性问题与专家群体决策有着比较密切的联系。 所以，在 群决策中如何评判不同形式多属性决策矩阵的每个专家的判断水平，是一个值得关 注的新的研究问题。通过对专家水平的评判可判别各个专家给出的偏好信息是否比 较公正、是否比较合理准确，有利于专家群体判断的共识性问题及如何调整使其加 速达成共识方面的研究与应用。因此，对不同形式多属性决策矩阵的专家评判水平 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 2 共识性分析系统的研究具有重要的理论和现实意义。 1.2 题目内容题目内容 在实际的群决策过程中，专家评判形式不唯一，常见的有数值型、模糊语言型 和区间数型等。并且每个专家对于复杂问题有各种不同的看法和观点，以及评估信 息的模糊性和多样性等原因，所以专家群体几乎不可能对所有问题达成共识，以至 于有时群决策的实际结果离客观现实太远，不具有说服力。因此研究基于不同形式 多属性的专家评判水平共识性分析问题有重要的实际意义。具体内容如下： 建立专家库。 每位专家的偏好信息录入、修改和提交等功能。 对提交以后不同形式多属性的偏好信息进行量化、规范化。 通过定义理想专家对专家评判水平逆判，评判结果记入专家库。 通过定义不同专家对同一个方案评判的相似度实现专家评判共识性分析算 法，若专家群体不共识，则通过对专家水平逆判给出两种调整方法。 以具体实例进行验证，并对群体共识与不共识两种情况下的结果进行比较。 1.3 系统设计目标系统设计目标 本次毕业设计使用 Java 和 SQL Server 2000 实现基于不同形式多属性的专家评 判水平共识性分析系统，主要实现如下功能：专家库、方案库的建立，对专家偏好 信息的录入、修改和提交；对输入的不同形式的专家偏好信息进行量化，对量化后 的偏好信息进行规范化处理。通过定义不同的专家对同一个方案评判的相似度实现 专家评判共识性分析算法，若专家群体不共识，则通过对专家水平逆判给出群体不 共识调整方法，最终实现专家评判水平共识。 系统应该实现上述的功能，并拥有界面友好，方便操作，用户能简单与程序交 互，完成程序的各项功能。 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 3 2 方案论证方案论证 2.1 开发专家评判水平共识性分析系统的必要性开发专家评判水平共识性分析系统的必要性 社会的飞速发展，科学技术的进步，知识和信息量大大增加，使得各种决策问 题错综复杂，千变万化，单个决策者进行决策的情况越来越少，有多个决策者参加 决策（即群决策）的情况越来越多。专家群体几乎不可能对所有问题达成共识，以 至于有时群决策的结果比较分散，偏离客观现实太远，不具有说服力。因此，不同 形式的多属性群决策中研究专家群体判断的共识性问题，以及如何调整使其加速达 成共识方面的研究与应用具有重要意义。该系统主要包括以下几个功能模块： 项目初始化模块：建立评估项目，确定专家人数、方案数、属性数。 专家偏好信息管理模块：对偏好信息进行录入、修改和提交；对提交的偏 好信息进行量化、规范化。 共识性分析模块：对规范化后的偏好信息按照一定标准进行共识性分析处 理，对于不共识情况按照某种标准进行调整。 2.2 开发专家水平评判共识性分析系统的可行性分析开发专家水平评判共识性分析系统的可行性分析 共识性分析是研究技术领域的经济问题和经济规律的科学，是研究一定技术条 件下如何提高经济效果的科学，是技术与经济的交叉。其主要研究技术的经济效果 问题，技术与经济的最佳组合问题。 2.2.1 经济可行性分析经济可行性分析 本次毕业设计所做软件是一个小型的群决策共识性系统，所以进行该软件的开 发经费和投资较少。软件后台数据库采用 SQL Server 2000，开发工具公的是 Java。 开发工具一台普通的计算机，其费用也差不多 5000 元左右。需要的软件支持不多， 一般都是从网络上下载，所以无需费用。对于相关资料也不需要准备特别多的资料， 可以上图书馆去借取，一般都有所需要的图书。开发人员一名，如果是专业技术人 员开发此软件最多 1 个月，假如个人技术花费是 3000 元，开发费用合计 8000 元左 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 4 右。如果不采用此软件而用人工做此项工作，花费的时间和金钱比用此软件要高出 数倍，因此该软件的采用不仅节省了人工的费用，也方便了日后的操作和修改。鉴 于以上的各项分析，该软件运行灵活，有一定的安全性，成本低，因此开发该系统 具有经济可行性。 2.2.2 技术可行性分析技术可行性分析 本系统是个小型的专家评判共识性分析系统，开发难度适中。通过对各种开发 工具和数据库之间进行比较及指导老师的建议，最终确定开发工具采用 JAVA。而 数据库方面则选用了 SQL Server 2000 进行设计。 SQL Server 2000 数据库产品属于中型数据库系统。SQL Server 2000 数据库可以 运行在各种不同的平台上，而且其在各平台上表现出来的技术一致性，使得 SQL Server 2000 数据库成为使用最为广泛的数据库之一。 SQL Server 2000 数据库应用 开发支持不同的语言和接口。在不同的平台上它可以组成一个逻辑分布式数据库， 这样对存在不同数据库中的数据如同在一个数据库中。同时它具有强大的数据管理 功能和高效的性能。 Java 是由 Sun（太阳微电子，Sun Microsystems）公司的 James Gosling 等人于 1990 年代初开发。Java 是一种面向对象、分布式、解释、健壮、安全、可移植、性 能优异，以及多线程的语言，具有可视化编程环境和支持面向对象的编程技术，有 良好的兼容性，是很好的面向对象的开发工具。用其开发的程序易于操作和维护,代 码简洁明晰。本系统涉及到的矩阵运算很多，主要使用动态数组实现，包括一维动 态数组、二维和三维动态数组，动态数组控件，通过 Java 定义动态数组便可实现。 使用 Java 中的 JDBC 与数据库连接，实现对矩阵的运算处理，因此 Java 完全可以支 持本系统开发的需要，这在技术上是可行的。 2.3 开发环境与开发工具开发环境与开发工具 2.3.1 系统开发环境系统开发环境 开发工具:JAVA 和 SQL Server 2000 开发平台:Windows XP 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 5 2.3.2 Windows XP 简介简介 Windows XP 是 Microsoft 公司在 2001 年于 Windows NT 基础上开发的新一代视 窗操作系统，是 Windows 成员组的一员，其中 Windows XP 是比较新的 32 位操作 系统，能够支持两路对称多处理器（SMP）系统，适用于小型企业进行应用程序的 部署，建立服务器，支持工作组和分支结构。它具备现有操作系统的各项强大的功 能，是为服务器开发的多用途操作系统，可为部门小组或中小型公司用户提供文件 和打印、应用软件和通信等服务，无论是从界面上还是从操作上都是非常人性化的， 相对于 Windows 其他的操作系统而言，Windows XP 更健壮、更稳定、而且在外观、 人机交互功能、多媒体等方面均有不俗的表现，是一个性能更好、更稳定和更容易 管理的平台。 2.3.3 前台开发工具简介前台开发工具简介 本系统的前台开发工具为 JAVA。 Java 的发展历程：Java 是由 Sun（太阳微电子，Sun Microsystems）公司的 James Gosling 等人于 1990 年代初开发。它最初被命名为 Oak，作为一种小家用电器 的编程语言，来解决诸如电视机、电话、闹钟、烤面包机等家用电器的控制和通讯 问题。由于这些智能化家电的市场需求没有预期的高，Sun 放弃了该项计划。就在 Oak 几近夭折之时，随着 Internet 的发展，Sun 看到了 Oak 在计算机网络上的广阔应 用前景，于是改造了 Oak，在 1995 年 5 月以“Java“的名称正式发布了。 Java 的特点：Java 语言是一种面向对象的语言 ，它去了指针、运算符重载、多 重继承等模糊的概念 ,并且通过实现自动垃圾收集大大简化了程序设计者的内存管 理工作。能与数据库连接，对数据库数据进行操作。 2.3.4 后台数据库简介后台数据库简介 本系统的数据库为 SQL Server 2000。 SQL 全称是结构化查询语言（Structured Query Language），是一个被广泛采用、 使用于关系数据库的数据库语言工业标准。 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 6 SQL Server 是一个关系数据库管理系统。它最初是由 Microsoft Sybase 和 Ashton-Tate 三家公司共同开发的，于 1988 年推出了第一个 OS/2 版本。在 Windows NT 推出后，Microsoft 与 Sybase 在 SQL Server 的开发上就分道扬镳了。 Microsoft 将 SQL Server 移植到 Windows NT 系统上，专注于开发推广 SQL Server 的 Windows NT 版本。Sybase 则较专注于 SQL Server 在 UNIX 操作系统上的应用。 SQL Server 2000， 是 Microsoft 公司推出的 SQL Server 数据库管理系统的新 版本。该版本继承了 SQL Server 7.0 版本的优点，同时又比它增加了许多更先进的 功能，具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点。可跨越从运行 Microsoft Windows 98 的膝上型电脑，到运行 Microsoft Windows 2000 的大型多处 理器的服务器等多种平台使用。 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 7 3 概要设计概要设计 3.1 系统总体设计思想系统总体设计思想 在实际的群决策过程中，专家评判形式不唯一，并且每个专家对于复杂问题有 各种不同的看法和观点，以及评估信息的模糊性和多样性等原因，所以专家群体几 乎不可能对所有问题达成共识，以至于有时群决策的结果比较分散，偏离客观现实 太远，不具有说服力。因此，不同形式的多属性群决策中，研究专家群体判断的共 识性问题，以及如何调整使其加速达成共识方面的研究与应用具有重要意义。本次 毕业设计的基本思想是：首先对不同专家给出的不同形式（如语言型，数值型，区 间数）的偏好信息进行量化，均量化成区间数形式；对量化后的偏好信息处理，求 出每个专家的区间数规范化决策矩阵；然后求出专家群体区间数规范化决策矩阵； 通过各个专家与专家群体的决策矩阵的比较得出专家对某方案评价偏离专家群体的 程度(相异度)，得出专家群体对该方案的共识性分析值；对于群体不共识情况给出 两种调整方法，最终实现专家群体评判水平的共识。 3.2 系统功能模块系统功能模块 3.2.1 专家水平评判系统总功能模块专家水平评判系统总功能模块 根据系统功能要求，不同形式多属性的专家评判水平共识性分析系统分为四个 模块：专家信息管理、方案信息管理、偏好信息管理和共识性分析。如图 3.1 所示： 不同形式多属性的专家评判水平共识性分析系统系统 方 案 信 息 管 理 专 家 信 息 管 理 偏 好 信 息 管 理 共 识 性 分 析 图 3.1 不同形式不同形式多属性的专家评判水平共识性分析系统 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 8 3.2.2 专家信息管理模块专家信息管理模块 专家信息管理模块主要包括：录入专家，修改专家，删除专家三个子模块。该 模块的主要功能为：实现专家库的建立，能对专家库进行查询，修改，删除。 3.2.3 方案信息管理模块方案信息管理模块 方案信息管理模块主要包括：录入方案，修改方案，删除方案三个子模块。该 模块的主要功能为：实现方案库的建立，能对方案库进行查询，修改，删除。 3.2.4 专家偏好信息管理模块专家偏好信息管理模块 专家偏好信息管理模块主要包括：偏好信息的录入、修改、提交；偏好信息的 量化；偏好信息的规范化三个子模块。模块主要功能为：对专家的偏好信息进行录 入，录入后的数据可以修改，但是提交后数据不能修改，对提交后的偏好信息进行 量化，规范化管理。使规范化后的偏好信息与量纲无关，规范化后偏好信息数值在 0 与 1 之间，专家偏好信息规范化的具体算法将在第四章详细介绍。偏好信息管理 模块如图 3.2 所示： 3.2.5 共识性分析模块共识性分析模块 该模块是本系统的主要部分，本系统的主要功能和核心算法都将在这个模块中 得以实现。专家群体共识性分析模块包括：共识性分析判断、群体不共识调整和结 输出。根据某位专家评判水平相对专家群体评判水平针对共同方案的相异度构造城 区距离矩阵。给出基于区间数决策矩阵的评判专家水平的判别方法，从而可以得出 图 3.2 专家偏好信息管理模块 专家偏好信息管理模块 偏 好 信 息 的 量 化 偏 好 信 息 的 规范 化 偏 好 信 息 的 提交 偏 好 信 息 的 修改 偏 好 信 息 的 录入 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 9 某位专家的具体的评判水平，实现专家评判水平共识性分析与调整，具体算法将在 第四章详细介绍。 群体共识性分析模块如图 3.3 所示： 3.3 简要的数据库设计简要的数据库设计 由于数据库在这个系统中并不是占核心的地位，所以只给出简要的设计。 表 3.1 专家信息表 字段名数据类型长度描述 numVarchar50专家编号（主） nameVarchar50专家姓名 sexVarchar50专家性别 dutyVarchar50专家职务 phoneVarchar50专家电话 注：此表为专家信息表，专家库的信息均存在此表中。通过专家编号可以对专 家库中的信息进行查找、修改、删除。 表 3.2 方案信息表 字段名数据类型长度描述 snumchar10 方案编号（主） snameVarchar50方案名称 不共识性调整 图 3.3 共识性分析模块 共识性分析模块 共 识 性 分 析 剔 除 最 差 法 交 互 式 调 节 结 果 的 输 出 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 10 注：此表为方案信息表，方案库的信息均存在此表中。通过方案编号可以对方 案库中的信息进行查找、修改、删除。 表 3.3 属性信息表 字段名数据类型长度描述 purviewnumchar10 属性编号（主） purviewnumVarchar50属性名称 属性编号属性名称 01安全系数 02成本 03技术可行性 04市场前景 05投资效益 注：此表为属性表，其中属性量纲分为成本类、效益类两种情况。 表 3.4 专家水平评判项目建立表 字段名数据类型长度描述 projectnameVarchar50新建项目名（主） expertnumchar10专家个数 schemenumchar10方案个数 factornumchar10属性个数 注：该表记录了新建的评判项目基本信息，包括参与此次评判的项目名称、专 家个数、方案个数及属性个数，其中项目名称是主键，唯一标识一次评估的组织。 表 3.5 评判专家记录表 字段名数据类型长度描述 projectnamevarchar50项目名称（主） expertnumvarchar10专家编号（外） weightvarchar30权重 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 11 表 3.6 评判方案记录表 字段名数据类型长度描述 projectnamevarchar50项目名称（主） schemernumvarchar10方案编号（外） 表 3.7 属性记录表 字段名数据类型长度描述 projectnamevarchar50项目名称（主） purviewnumvarchar30属性编号（外） 表 3.8 专家评判信息记录表 字段名数据类型长度描述 projectnameVarchar50新建项目名（主） expertnumchar10专家编号（外） schemenumchar10方案编号（外） purviewnumchar10属性编号（外） gradeVarchar50评价值 weightchar10专家权重 注：该表用存储专家的评判信息（区间数策矩阵）。评价值由项目名称、专家 编号、方案编号、属性编号确定，专家权重由项目编号与专家编号确定，参照表为 表 3.5，项目中专家、方案、属性的个数参照项目信息表 3.4，专家号、方案号、属 性号参照表 3.5、表 3.6 和表 3.7。 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 12 4 详细设计详细设计 4.1 具体算法具体算法 本次毕业设计的主要内容是基于区间数决策矩阵偏好信息的专家水平评判，由 于本次毕业设计涉及的矩阵运算很多，所以矩阵的存储比较多，专家偏好信息采用 三维数组存储。由专家号、方案号、属性号决定一个偏好信息（不同形式的偏好信 息，通过量化、规范化最终以区间数的形式存储于数据库），将区间数矩阵转化为 两个三维矩阵分别存储区间数的前部分和后部分。三维矩阵运算，程序中具体体现 为三重 for 循环。下面是关于本次毕业设计具体的算法和过程。 4.1.1 偏好信息量化方法偏好信息量化方法 在实际的群决策过程中，专家评判形式不唯一，有数值型，模糊语言短语型， 区间数型等。本文对不同形式偏好信息进行量化，采用区间数的形式进行处理。此 部分通过几个 if 语句即可实现。量化规则如表 4.1 和表 4.2 所示。 表 4.1 自然语言量化规则 偏好信息（量化前）高较高中低差 偏好信息（量化后）（8，10）（6，8）（4，6）（2，4）（0，2） 表 4.2 数值量化规则 偏好信息（量化前）1098210 偏好信息（量化后）（10，10 ） （9，9）（8，8）（2，2）（1，1）（0，0） 4.1.2 偏好信息的规范化算法偏好信息的规范化算法 在群决策中，因为属性类型不同，即决策矩阵列元素的物理量纲不同，常见的 属性类型有成本型和效益型，为了实现不同量纲之间的运算，所以应对专家偏好信 息进行规范化处理，用下列符号用来表示一个具有区间数的多属性群决策问题: 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 13 :个备选方案的集合；, 21m SSSSm)2(m :个属性的集合，假设这些属性是加性独立的；, 21n PPPPn)2( n : 个专家的集合；, 21s eeeEs)2( s :表示区间数形式的决策矩阵，其中表示方案对 nm k ijk aA )(, )()(k ij k ij k ij aaa i S 应于属性的区间数数值结果，。 j P0, )()( k ij k ij aa = n )( m k ijk aA k m k m k m kkk kkk aaa aaa aaa n21 n22221 n11211 多属性决策中属性的类型一般分为效益型和成本型，将决策矩阵规 nm k ijk aA )( 范化为决策矩阵为，具体的计算见式(4.1a)和(4.1b)： nm k ijk bB )( ， 当为效益型属性时 (4.1a) m i k ij k ij k ij aab 1 j p ， 当为成本型属性时 (4.1b) m i k ij k ij k ij aab 1 )/1 (/1 j p 根据区间数的运算规则，式(4.1a)和式(4.1b)可以进一步写为(4.1c)和(4.1d)： 当为效益型属性时 (4.1c) m i k ij k ij k ij m i k ij k ij k ij aab aab 1 )()()( 1 )()()( j p 当为成本型属性时 (4.1d) m i k ij k ij k ij m i k ij k ij k ij aab aab 1 )()()( 1 )()()( )/1 ()/1 ( )/1 ()/1 ( j p 由于属性量纲分为成本类、效益类两种情况。不同的量纲导致无法比较，所以 在实际的群决策过程中，若各属性的量纲不同则需要对其进行规范化处理，使规范 化后的属性值与量纲无关，属性值在 01 之间，常用的规范化方法有:最大值最小 值方法，向量规范化，线性变换法，极差变化法等。规范化流程图如图 4.1 所示： 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 14 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 15 4.1.3 共识性分析算法共识性分析算法 在实际群决策过程中，由于各个专家的知识结构、评判水平和个人偏好以及信 息模糊性、多样性等众多因素的影响，所以群体几乎不可能对所有问题达成意见共 识，而只可能是大部分讨论的问题基本达成意见共识，若有个别决策者和其他决策 者之间的看法相差很大，这样集结的偏好就不一定符合客观现实，群体偏好就可能 与现实情况相差甚远。群决策要求群体的意见达成共识，并不是说要求每个人的意 见必须完全相同，但每位专家之间的偏好数据的差异应该在一定范围之内，在符合 共识性条件的基础上集结起来的群体偏好才可能符合现实。共识性性分析的具体过 程如下： 1. 专家群体规范化区间数决策矩阵 为专家的区间数规范化决策矩阵，表示专家的权重或重要程 nm k ijk bB )( k e k k e 度，且满足，。令，其中见式(4.2):0 k 1 1 m k k nmij bB )( * ij b (4.2) s k k ijkij bb 1 * 则称为决策矩阵的专家群体规范化区间数决策矩阵。 * B s BBB, 21 2. 区间数的专家水平评判方法 为了方便起见，下面先考虑两个区间数的情况。设和分 nm k ijk bB )( nmij bB )( * 别为专家与专家群体判断的区间数规范化决策矩阵，其中， k e, )()(k ij k ij k ij bbb ， ，不失一般性，区间数, * ijijij bbb, 2 , 1mi, 2 , 1nj 与在实数轴上的位置可能有三种情况，如图 4.2, )()(k ij k ij k ij bbb , * ijijij bbb 所示。 * ij b （ k ij b （ k ij b * ij b * ij b （ k ij b * ij b （ k ij b * ij b * ij b （ k ij b （ k ij b 图 4.2 区间数关系示意图 设和分别为专家与专家群体判断的区间数规范化决 nm k ijk bB )( nmij bB )( * k e 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 16 策矩阵，其中，区间数与相交不为空集，即符合图 4.1, )()(k ij k ij k ij bbb , * ijijij bbb 前两种情况，则称或为区间数与的相对差异程度（相异度） ，其中),( * ij k ij bb k ij k ij b * ij b 见式 (4.3)： k ij (4.3) *)(*)(*) ,( ij k ijij k ijij k ij bbbbbb 设和分别为专家与专家群体判断的区间数规范化 nm k ijk bB )( nmij bB )( * k e 策矩阵，其中，区间数与相交为空集，即符合图 5.1, )()(k ij k ij k ij bbb , * ijijij bbb 最后一种情况，则称或为区间数与的相对差异程度(相异度)，),( * ij k ij bb k ij k ij b * ij b 其中见式(4.4)： k ij ） (4.4) )(*)(* ,max(),( k ijijij k ijij k ij bbbbbb 不难证明两个区间数与的相异度满足以下性质:若两个区间数相 k ij b * ij b),( * ij k ij bb 等，则这两个区间数的相异度为零，即；满足对称性，),( * ij k ij bb0),( * ij k ij bb),( * ij k ij bb 即=；两个区间数与的相异度的数值愈大，区间数),( * ij k ij bb),( *k ijij bb k ij b * ij b),( * ij k ij bb 与的相差越远。在群决策中，通常可以认为，各个专家的主观理性判断存在着 k ij b * ij b 共识性的趋势，而不共识性评价矩阵的产生可以认为是由众多的随机干扰共同作用 的结果。 （如：专家的知识结构、评判水平和个人偏好，信息的不确定性、多样性、 模糊性等。 ） 3. 专家水平评判共识性分析与调整方法 设和分别为专家与专家群体判断的区间数规范化决策 nm k ijk bB )( nmij bB )( * k e 矩阵，其中，=（） ，=（） ，则称 k i b k in k i k i bbb 21， * i b k inii bbb * 2 * 1 ，, 2 , 1mi 或为专家关于方案 相对专家群体的偏离程度(相异度)，其中见式),( * i k i bb k i k ei k i (4.5)： (4.5) n j k ij k i 1 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 17 为由式(4.5)确定的专家针对方案 相对专家群体的偏离程度， 则称为 k i k ei i 所有专家对方案 的评判偏离专家群体的程度，具体见式(4.6)：i = (4.6) i t k k i t 1 1 不难看出，当值很小时，则表示所有专家对方案 的评判水平比较贴近，反 i i 之，则说明每位专家对方案 评价水平相异度很大，如果=0，则说明所有专家对方i i 案 评价水平完全一致。但是，应该指出的是，=0 只是一种理想情况，一般情况，i i 不同决策者对同一方案的看法都有一定差异，只要这种差异在一定范围之内，没有 超过一定的范围，这种范围我们用预先设定的共识性指标值表示，通常其值可由 决策者和决策分析者协商给出，也可由统计量计算。即若，可以认为所有F i 专家对方案 的评价水平达成共识，否则不共识。i 为由式(4.6)确定的所有专家针对方案的评价偏离专家群体的程度， 共识 i i x 性指标值为，如果，其中， ，则认为所有专家对方案集 i ),.,2 , 1(ni 的评价满足群体共识性，否则为专家群体对方案集)2(, 21 nxxxX n （ 的评价不共识。具体群体不共识调整思路如下：)2(, 21 nxxxX n （ 通过对专家水平评判，找出评判水平最差的专家，其它决策者听取评判水平最 差专家的意见，分析他的看法是否有道理，如果没有道理，则调整思路如下： 剔除最差法：若群体对很多方案都不共识，则通过专家水平评判结果找出评判 水平最差的专家，剔除其偏好信息，重新判断专家群体共识性。 交互式调节法：若群体对较少方案不共识，通过家水平评判结果找出评判水平 最差与最好的专家，最差专家对不共识方案的评判偏离专家群体最大的差异属性， i x 相对最好专家对方案的评判为标准交互式调节，重新判断所有专家对方案评判 i x i x 的共识性，最后直到所有专家对方案集的评价达成共识为止。X 4.2 流程图流程图 整个系统先对基本数据进行初始化，确定评判专家人数、评判方案个数、方案 属性，专家权重。对输入的不同形式的偏好信息进行量化，再对量化好的信息进行 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 18 规范化。通过专家水平逆判判断是否共识，对于不共识的通过某种算法进行调整。 整个系统的流程图如图 4.3 所示： 专家偏好信息录入 录入的偏好信息进行量化、规范化 是否共识 Y N 不共识性调整 图 4.3 系统流程图 4.3 系统功能界面设计系统功能界面设计 4.3.1 初始化操作初始化操作 系统信息的初始化：即信息的输入，信息的种类分为专家、方案和属性，分别 输入专家编号及权重、方案编号、属性编号。初始化项目在系统管理的新建下拉菜 单下实现，专家可以输入 n 个，属性可以输入 t 个，方案可以输入 m 个 ，这里专家 权重相加必须为 1，如果权重输入大于 1，则提示“专家权重和大于 1，重新输入”， 重新输入权值。属性有成本类、效益类两种情况，在五个属性中除成本属性外其他 均为效益型。当所有内容输入完毕后，进入偏好信息录入模块。 项目信息的添加界面见图 4.4，在这个界面中可以添加项目名称，专家人数，方 开始 基本数据初始化 结束 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 19 案数，属性个数。 图 4.4 项目添加界面 专家库的信息是在专家管理模块建立的，通过专家编号可以对方案信息进行查 询、修改、删除。可以从专家库中选取参加评判的专家并记录其权重。评判项目专 家的选择如图 4.5 所示： 进入专家信息界面 进入专家信息界面 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 20 图 4.5 评判项目专家选择界面 方案库的信息是在方案管理模块建立的，通过方案编号可以对方案信息进行查 询、修改、删除。评判项目方案的选择如图 4.6 所示： 图 4.6 评判项目方案选择界面 评判项目属性的选择如图 4.7，可以对属性进行选择。编号为 02 的属性为成本 型，其他都为效益型。不同的量纲导致无法比较，所以在实际的群决策过程中，若 各属性的量纲不同则需要对其进行规范化处理，使规范化后的属性值与量纲无关， 当方案选择完毕后，按确定按钮，进入 属性信息界面 当权重之和大于 1 时，提示重新输入。当 5 个 专家的权重之和为 1，按确定按钮后，进入方 案信息界面 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 21 属性值在 01 之间。 图 4.7 评判项目属性选择界面 4.3.2 专家偏好信息管理专家偏好信息管理 初始化操作完成，对专家偏好信息进行录入，专家根据自己的偏好对方案的属 性进行评分，可以以自然语言给出评分如“高”，可以以数值形式给出评分分值在 （0-10 之间），也可以以区间数形式给出评分如（6，8），最终经后台量化后均转 换成区间数的形式。录入后的信息显示在上方的信息窗口，录入偏好信息后，可以 通过专家编号进行查询，修改。一旦发现输入错误可以点击修改键，进行修改，在 修改时，选定所要修改的专家编号，便可对偏好信息进行修改。但是，偏好信息提 交后，提示输入信息部分完成，之后将不能进行修改。量化好的数据进行规范化操 作后，偏好信息均以区间数形式存在，数值在（0，1）之间。规范化后数值与量纲 无关。当五个偏好信息全部录入以后，通过输入专家编号，便可对偏好信息进行修 改，但是一旦按了提交按钮，偏好信息将不能在被修改。全部录入完毕会跳出“成 功录入偏好信息”对话框。偏好信息录入如图 4.8 所示，量化操作后台处理，信息 规范化如图 4.9 所示： 所有属性选择完毕后，初始化完成。 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 22 图 4.8 偏好信息录入、修改、提交界面 通过编号可对规范化后的数据进行查询，规范化界面如图 4.9 所示： 图 4.9 偏好信息规范化界面 4.3.3 共识性分析共识性分析 通过专家群体规范化决策矩阵与专家的规范化决策矩阵的差异度，得出专家 k e 对方案 评价偏离专家群体的程度(相异度)。通过式 4.6 得出所有专家对方案 的 k eii 评判偏离专家群体的程度。与设定的共识性指标值比较，如果，其中， i ，则认为所有专家对方案集的评价满足群体共识),.,2 , 1(ni )2(, 21 nxxxX n （ 性，否则为专家群体对方案集的评价不共识。共识性分析模块如图 4.10 所示： 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 23 图 4.10 共识性分析界面 若群体对很多方案都不共识，则通过专家水平评判结果找出评判水平最差的专 家，剔除其偏好信息，重新判断专家群体共识性。若群体对较少方案不共识，通过 家水平评判结果找出评判水平最差与最好的专家，最差专家对不共识方案的评判 i x 偏离专家群体最大的差异属性，相对最好专家对方案的评判为标准交互式调节， i x 重新判断所有专家对方案评判的共识性，最后直到所有专家对方案集的评价达 i xX 成共识为止。不共识调整模块如图 4.11 所示： 图 4.11 不共识调整界面 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 24 5 系统测试系统测试 5.1 系统测试系统测试 5.1.1 测试平台测试平台 表 5.1 测试平台 操作系统程序开发工具 Windows XP Java 和 SQL Server 2000 5.1.2 测试目的测试目的 软件测试是程序的一种执行过程，目的是尽可能发现并改正被测试软件中的错 误，提高软件的可靠性。它是软件生命周期中一项非常重要且非常复杂的工作，对 软件可靠性保证具有极其重要的意义。在目前形式化方法和程序正确性证明技术还 无望成为实用性方法的情况下，软件测试在将来相当一段时间内仍然是软件可靠性 保证的有效方法。软件工程的总目标是充分利用有限的人力和物力资源，高效率、 高质量地完成软件开发项目。不足的测试势必使软件带着一些未揭露的隐藏错误投 入运行，这将意味着更大的危险让用户承担。过度测试则会浪费许多宝贵的资源。 到测试后期，即使找到了错误，然而付出了过高的代价。E.W.Dijkstra 的一句名言说 明了这一道理：“程序测试只能表明错误的存在，而不能表明错误不存在。” 5.1.3 测试范围和主要内容测试范围和主要内容 表 5.2 测试范围和主要内容 测试范围主要内容测试类型 专家偏好信息模块录入、修改、提交、规范化功能性测试 共识性分析模块 共识性分析、不共识调整、结果输 出 功能性测试 结构测试 沈阳航空工业学院毕业设计（论文） 25 5.1.4 测试方法测试方法 测试方法一般采用黑盒测试（功能测试）法和白盒测试法（结构测试）。黑盒 测试法把程序看成一个黑盒子，完全不考虑程序的内部结构和处理过程，只在软件 的接口处进行测试，依据需求规格说明书，检查程序是否满足功能要求。白盒测试 又称为结构测试，把程序看作一个透明的白盒子里，也就是完全了解程序的内部结 构和处理过程，按着程序内部的逻辑对程序进行测试。 本系统采用黑盒测试结合白盒测试的方法对所设计的方案排序软件进行测试。 经过测试，本系统已经基本达到了设计要求，完成了系统的功能目标和性能需求。 测试结果：基本功能都能够实现，大体上符合任务书上的基本要求。 5.1.5 系统运行