如何備戰(zhàn)美賽_熊風(fēng)

1、數(shù)學(xué)建模數(shù)學(xué)建模: :如何備戰(zhàn)美賽如何備戰(zhàn)美賽 主講人： 熊風(fēng)華中科技大學(xué)電信11級自我介紹自我介紹熊風(fēng)熊風(fēng)華中科技大學(xué)華中科技大學(xué) 電子信息與通信學(xué)院電子信息與通信學(xué)院1102班班畢業(yè)去向：香港科技大學(xué)計算機(jī)系全獎碩士畢業(yè)去向：香港科技大學(xué)計算機(jī)系全獎碩士研究方向：機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計算機(jī)視覺研究方向：機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計算機(jī)視覺我的數(shù)學(xué)建模之路我的數(shù)學(xué)建模之路2012年華中賽年華中賽 第一次參加數(shù)模比賽，醬油第一次參加數(shù)模比賽，醬油2012年國賽（年國賽（CUMCM） B題題 國家國家 二等獎二等獎2013年美賽（年美賽（ICM） C題題 一等獎（一等獎（Meritorious）201

2、4年美賽（年美賽（MCM） B題題 特等獎特等獎(Outstanding) （B題唯一一篇入選官方雜志題唯一一篇入選官方雜志umap的論文）的論文）比賽負(fù)責(zé)的部分：建模、算法、編程比賽負(fù)責(zé)的部分：建模、算法、編程我的我的2014年美賽年美賽丁文超、李晶玲、熊風(fēng)、韓志斌老師丁文超、李晶玲、熊風(fēng)、韓志斌老師三個隊員全部是華中科技大學(xué)電信三個隊員全部是華中科技大學(xué)電信11級級準(zhǔn)備和大家分享的內(nèi)容準(zhǔn)備和大家分享的內(nèi)容數(shù)學(xué)建模美賽入門我的數(shù)學(xué)建模成長之路如何備戰(zhàn)美賽：組隊、建模、編程、論文我的2014年美賽分析數(shù)模競賽的一些經(jīng)驗Q & A美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽美國大學(xué)生數(shù)學(xué)

3、建模競賽（美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽（MCM） A、B題題美國大學(xué)生交叉學(xué)科競賽（美國大學(xué)生交叉學(xué)科競賽（ICM） C題題獲獎情況獲獎情況 比例比例三等獎三等獎 Successful Participants50%-60%二等獎二等獎 Honorable Mentions 30%-35%一等獎一等獎 Meritorious Winners10%-15%特等獎提名獎特等獎提名獎 Finalist Winners 低于低于1%特等獎特等獎 Outstanding Winners 低于低于1%結(jié)論：相對于國賽，美賽獲獎并不難。（國賽的國家一等獎結(jié)論：相對于國賽，美賽獲獎并不難。（國賽的國家一等獎和國家二

4、等獎比例加起來也往往不超過和國家二等獎比例加起來也往往不超過8%）關(guān)于關(guān)于2015年美賽年美賽時間（北京時間）：時間（北京時間）： 2月月6日日- 10日，農(nóng)歷臘月日，農(nóng)歷臘月18臘月臘月22Ps ： 春節(jié)之前！春節(jié)之前！今年的主要變化：今年的主要變化：（1）ICM改成了兩題改成了兩題（2）新增了單項獎）新增了單項獎The Leonhard Euler Award將頒發(fā)給選做C題的一個參賽隊The Rachel Carson Award將頒發(fā)給選做D題的一個隊我的數(shù)學(xué)建模成長之路我的數(shù)學(xué)建模成長之路2012華中賽：第一次接觸數(shù)學(xué)建模華中賽：第一次接觸數(shù)學(xué)建模大一下學(xué)期，大一下學(xué)期，5月份月份當(dāng)

5、時的狀態(tài)：什么都不會，自學(xué)了一點當(dāng)時的狀態(tài)：什么都不會，自學(xué)了一點matlab就上陣了就上陣了熬了三天三夜終于提交了論文熬了三天三夜終于提交了論文結(jié)果：無任何獎結(jié)果：無任何獎我的數(shù)學(xué)建模成長之路我的數(shù)學(xué)建模成長之路2012年暑期集訓(xùn)年暑期集訓(xùn)7月份：個人賽 + 上課交替進(jìn)行 （兩輪）8月份：組隊賽 + 上課交替進(jìn)行 （三輪）當(dāng)時自學(xué)的內(nèi)容：數(shù)學(xué)建模算法大全Matlab 和lingo這段時期是我學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模的主要時期，大部分基礎(chǔ)是在這個階段打下的。我們學(xué)校暑期培訓(xùn)所用的我們學(xué)校暑期培訓(xùn)所用的“教材教材”我的數(shù)學(xué)建模成長之路我的數(shù)學(xué)建模成長之路2012年國賽年國賽B題：葡萄酒評價問題題：葡萄酒評價

6、問題有生以來做的最艱難的數(shù)學(xué)建模比賽最后一天凌晨，接近崩潰p 當(dāng)時論文才寫了一半p 我的編程求解部分都沒做完p 我的身體狀態(tài)非常不好，極度困乏 + 想嘔吐葡萄美酒高教杯葡萄美酒高教杯欲鉆被窩國賽催欲鉆被窩國賽催累死機(jī)房君莫笑累死機(jī)房君莫笑古來建模幾人回古來建模幾人回我的數(shù)學(xué)建模成長之路我的數(shù)學(xué)建模成長之路2012年國賽年國賽1.最后一天早晨7點半的時候完成論文，匆忙檢查一遍就提交了（截止時間：8點）2. 最后的結(jié)果：國家二等獎 驚喜而又遺憾3. 反思、磨練與蛻變比賽收獲：實戰(zhàn)經(jīng)驗、對節(jié)奏的掌控、對全局的把握我的數(shù)學(xué)建模成長之路我的數(shù)學(xué)建模成長之路2013年美賽（大二上學(xué)期結(jié)束的時候）年美賽（大

7、二上學(xué)期結(jié)束的時候）1. 準(zhǔn)備時間很短 我們學(xué)校期末考試考得很晚 這一年的美賽是在春節(jié)之前 準(zhǔn)備時間不到10天2. 組隊比較順利兩個隊友都是國家一等獎其中一個數(shù)學(xué)很強(qiáng) （高中數(shù)學(xué)競賽、物理競賽一等獎，大學(xué)成績都在90以上）其中一個英語很強(qiáng)（四六級、托福、GRE都接近滿分）我的數(shù)學(xué)建模成長之路我的數(shù)學(xué)建模成長之路2013年美賽比賽過程年美賽比賽過程1.比較醬油，似乎自己沒有干什么活2.過程輕松，最后一天凌晨的時候已經(jīng)結(jié)束了所有工作3.寫論文的工作都交給隊友了結(jié)果：抱大腿拿了美賽一等獎我的數(shù)學(xué)建模成長之路我的數(shù)學(xué)建模成長之路2014年美賽年美賽參賽動機(jī)1. 經(jīng)不住妹子賣萌誘惑2. 自己還年輕，正是

8、參加比賽的年齡（大三）3. 2013年美賽做的太沒存在感了，沒有多少參與的感覺我的數(shù)學(xué)建模成長之路我的數(shù)學(xué)建模成長之路2014年美賽回憶年美賽回憶1. 感覺不像比賽，就像三個人在一起玩。2. 隊內(nèi)氛圍和諧友好，兩輪模擬賽和正式比賽做的輕松+愉快3. 感覺我們隊很業(yè)余 比賽做得不夠?qū)I(yè)4. 詳細(xì)分析在后面講結(jié)果：驚喜的outstanding 我的數(shù)學(xué)建模成長之路我的數(shù)學(xué)建模成長之路一次華中賽一次國賽兩次美賽九次模擬賽更多內(nèi)容見校苑數(shù)模的帖子兩年數(shù)模路具體的心得體會如何備戰(zhàn)美賽：組隊如何備戰(zhàn)美賽：組隊1.個人偏愛兩男一女的組隊模式2. 三個人在具備基本功的情況下，在建模、編程、寫作方面有所側(cè)重3.

9、 對隊友的要求：可以不是大神，但一定要靠譜能力可以弱一些，但態(tài)度一定要好4. 隊內(nèi)氣氛要好，但做正事的時候一定要全神貫注，全力以赴如何備戰(zhàn)美賽：建模如何備戰(zhàn)美賽：建模我經(jīng)常被問到的一些問題我什么都不會，該從哪里開始自學(xué)？我不是理工科專業(yè)的，能參加數(shù)模嗎？我數(shù)學(xué)成績不好，能參加數(shù)模嗎？我數(shù)學(xué)沒學(xué)好，需不需要重新把大一數(shù)學(xué)學(xué)一遍？我沒學(xué)過XXX(離散數(shù)學(xué)/運籌學(xué))，這個有關(guān)系嗎？歸納起來就是兩個問題歸納起來就是兩個問題不清楚數(shù)學(xué)建模競賽會涉及到的學(xué)科不清楚數(shù)學(xué)建模競賽會涉及到的學(xué)科不清楚數(shù)學(xué)建模競賽的特點不清楚數(shù)學(xué)建模競賽的特點如何備戰(zhàn)美賽：建模如何備戰(zhàn)美賽：建模基礎(chǔ)工科數(shù)學(xué) 微積分、線性代數(shù)、概

10、率論、數(shù)理方程等等2. 運籌學(xué) 規(guī)劃問題、排隊論、博弈論等等3. 離散數(shù)學(xué) 主要是圖論4. 數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別中的經(jīng)典方法 分類（貝葉斯模型、支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），聚類（k-means）等等5. 現(xiàn)代優(yōu)化算法 （一般用于解決NP問題） 模擬退火、遺傳算法、領(lǐng)域搜索、禁忌搜索等等6.其它：模糊數(shù)學(xué)等等如何備戰(zhàn)美賽：建模如何備戰(zhàn)美賽：建模 數(shù)學(xué)建模的特點：有廣度，欠缺深度數(shù)學(xué)建模的特點：有廣度，欠缺深度 比賽中遇到之前從來沒接觸過的模型和算法也是很正常的比賽中遇到之前從來沒接觸過的模型和算法也是很正常的 搜索能力、閱讀能力、快速自學(xué)能力才是王道！搜索能力、閱讀能力、快速自學(xué)能力才是王道

11、！如何備戰(zhàn)美賽：建模如何備戰(zhàn)美賽：建模最常見的四大類 優(yōu)化 預(yù)測 分類 評價基本的數(shù)據(jù)處理問題：插值、擬合、回歸、標(biāo)準(zhǔn)化、降維（主成分分析）如何備戰(zhàn)美賽如何備戰(zhàn)美賽 1. 規(guī)劃&優(yōu)化（lingo）0-1規(guī)劃、線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、單目標(biāo)規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃u 求解所用到的算法：單純形法、分支定界法u 推薦：lingo （以上都是lingo的內(nèi)部算法） matlab 中的函數(shù)或者工具箱2. 分類 聚類分析： k-means算法 判別分析：Fisher判別法、Bayes判別法 模糊聚類 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類 支持向量機(jī)（SVM）求解的方法：求解的方法：1. 建議用建議用matlab

12、，里面用對應(yīng)的函數(shù)和工具箱，里面用對應(yīng)的函數(shù)和工具箱2. 網(wǎng)上也可以搜到對應(yīng)的源碼網(wǎng)上也可以搜到對應(yīng)的源碼我與數(shù)學(xué)我與數(shù)學(xué)3. 評價層次分析法、綜合評分法、綜合指數(shù)法、Topsis法、秩和比法4. 預(yù)測時間序列、灰色預(yù)測、模糊預(yù)測、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測同樣，可以在網(wǎng)上找到代碼；甚至有一些對應(yīng)的傻瓜軟件。同樣，可以在網(wǎng)上找到代碼；甚至有一些對應(yīng)的傻瓜軟件。我與數(shù)學(xué)我與數(shù)學(xué) 5. 圖論 最短路徑（Dijkstra 、Floyd） 指派問題 hamilton圈 旅行商TSP問題 （matlab） 最小生成樹（Kruskal）（prim） 網(wǎng)絡(luò)最大流（matlab） 最小費用流個人看法：很可能是數(shù)學(xué)建模中最需

13、要編程能力的部分。不過如果你有ACM基礎(chǔ)，做這個會很占優(yōu)勢。我們學(xué)校的內(nèi)部資料我們學(xué)校的內(nèi)部資料關(guān)于近年比較火的啟發(fā)式算法關(guān)于近年比較火的啟發(fā)式算法啟發(fā)式算法 模擬退火 遺傳算法 粒子群算法 A*算法 蟻群算法 領(lǐng)域搜索 禁忌搜索（1）解決NP難問題（2）局部最優(yōu)或者近似最優(yōu)，并非全局最優(yōu)解。（3）悟自天道，極其風(fēng)騷，應(yīng)用廣泛（4）在比賽中用得好是一個亮點，但也不必刻意去套這些算 法如何備戰(zhàn)美賽：編程如何備戰(zhàn)美賽：編程1. 對編程能力的要求并不高2. 最常用最好用的編程語言是matlab3. 部分比較復(fù)雜的算法可以理解為黑盒算法，可以從網(wǎng)上搜代碼以及用工具箱。4. 大多數(shù)情況對matlab、l

14、ingo、excel熟練就足夠了。 擅用小眾軟件可以提高效率：SPSS、SAS、Eviews、Origion推薦閱讀：推薦閱讀：csdn博客博客“DC的陋室的陋室” 關(guān)于數(shù)模中編程的一點愚見關(guān)于數(shù)模中編程的一點愚見如何備戰(zhàn)美賽：編程如何備戰(zhàn)美賽：編程強(qiáng)調(diào)一下畫圖的重要性強(qiáng)調(diào)一下畫圖的重要性各種各樣的圖能為論文加很多分，所以負(fù)責(zé)編程的同學(xué)應(yīng)該要做到擅長畫圖。Matlab強(qiáng)大的功能已經(jīng)可以畫出不少圖形了。強(qiáng)大的功能已經(jīng)可以畫出不少圖形了。關(guān)于畫圖關(guān)于畫圖有時候也可能用上其它軟件?？傊还苁裁捶椒?，畫出來就行。如何備戰(zhàn)美賽：論文寫作如何備戰(zhàn)美賽：論文寫作1.不要心虛，不需要太好的英語能力2. 這幾

15、個月多練習(xí)英語的讀和寫。比較建議多讀以前的美賽優(yōu)秀論文3. 摘要的寫作非常非常重要?。ū荣惖淖詈髸r刻，三個人要一起花至少兩個小時寫摘要）甚至可以說，只要摘要寫的還行，至少也有二等獎（Honorable Mentions ）我的我的2014年美賽年美賽PROBLEM B: College Coaching LegendsSports Illustrated, a magazine for sports enthusiasts, is looking for the “best all time college coach” male or female for the previous cent

16、ury. Build a mathematical model to choose the best college coach or coaches (past or present) from among either male or female coaches in such sports as college hockey or field hockey, football, baseball or softball, basketball, or soccer. Does it make a difference which time line horizon that you u

17、se in your analysis, i.e., does coaching in 1913 differ from coaching in 2013? Clearly articulate your metrics for assessment. Discuss how your model can be applied in general across both genders and all possible sports. Present your models top 5 coaches in each of 3 different sports.In addition to

18、the MCM format and requirements, prepare a 1-2 page article for Sports Illustrated that explains your results and includes a non-technical explanation of your mathematical model that sports fans will understand.題意：題意：選擇三種體育運動，建立數(shù)學(xué)模型評出過去100年來這三種體育運動中的歷史前五名的大學(xué)教練。我的我的2014年美賽年美賽拿到題目后我們的想法：拿到題目后我們的想法：一個評

19、價類型的問題可能用到的方法：層次分析法，模糊評價，綜合評分法，綜合指數(shù)法，Topsis法、秩和比法可能參考的題目和論文：2010年國賽題 上海世博會的影響力定量評估2. 可能遇到的難點找數(shù)據(jù)可能有麻煩？如何做出亮點？找數(shù)據(jù)：以籃球為例找數(shù)據(jù)：以籃球為例很多參賽選手找的數(shù)據(jù)過于簡單：勝負(fù)場、冠軍建模之前應(yīng)該充分理解問題，理解哪些數(shù)據(jù)比較重要。建模之前應(yīng)該充分理解問題，理解哪些數(shù)據(jù)比較重要?？赡苄枰獙I(yè)背景，需要找專業(yè)人士來答疑感謝感謝NCAA吧主的熱心回答吧主的熱心回答找數(shù)據(jù)找數(shù)據(jù)一些專業(yè)方面的了解可以幫助減少工作量一些專業(yè)方面的了解可以幫助減少工作量比如NCAA最偉大的教練應(yīng)該來自名人堂，這大

20、大縮寫了找數(shù)據(jù)的范圍。遇到例外也可以向?qū)I(yè)人士提問找數(shù)據(jù)找數(shù)據(jù)如何做出亮點？如何做出亮點？很顯然，評價問題的幾類模型我們都比較清楚。這題是顯然可以做的，但是如何很顯然，評價問題的幾類模型我們都比較清楚。這題是顯然可以做的，但是如何做出亮點？做出亮點？1.模型廣度：單個模型選取更詳細(xì)、更具體的指標(biāo)深度：多個模型對比，多個模型綜合2.編程 ： 很難有亮點3.分析： 這是主要做出亮點的地方。想辦法拓展，做得盡可能深入如何做出亮點？如何做出亮點？雖然模型本身很簡單，但是我們的指標(biāo)體系可以做得完善、豐富。分類、分級、綜合、五邊形模型如何做出亮點？如何做出亮點？各個指標(biāo)之間的權(quán)重設(shè)定，如何綜合，這里面都有

21、很大的發(fā)揮空間！如何做出亮點？如何做出亮點？考慮得盡可能全面，不要逃避麻煩的問題。考慮得盡可能全面，不要逃避麻煩的問題。一些非常抽象的指標(biāo)如何處理？- 隨便你怎么處理，有道理就行。但千萬不能直接不考慮如何做出亮點？如何做出亮點？如果用到的模型都非常簡單、大眾化，可以多做幾個模型，對比它們的優(yōu)缺如果用到的模型都非常簡單、大眾化，可以多做幾個模型，對比它們的優(yōu)缺點。然后再想辦法綜合它們提出更合理的模型。點。然后再想辦法綜合它們提出更合理的模型。我們的做法層次分析法： 過于主觀 模糊綜合評價： 過于客觀 我們提出了一個對模型打分的指標(biāo)，對這兩個模型進(jìn)行了評價，并且綜合。如何做出亮點？如何做出亮點？結(jié)果分析很重要。這是新手和老手之間的主要差別。結(jié)果分析很重要。這是新手和老手之間的主要差別。在數(shù)學(xué)建?；嘏嘤?xùn)的時候，老師對我們的教誨：1. 一篇數(shù)模論文，如果只有模型、求解、結(jié)果，并不算完整。只有加上結(jié)果分析才能算完整2. 國賽里只要結(jié)果分析做得好，必拿國獎。所以，一定要重視結(jié)果分析。建模和編程方面在很多時候都很難有所以，一定要重視結(jié)果分析。建模和編程方面在很多時候都很難有所謂的創(chuàng)新，但結(jié)果分析就是大展身手的好機(jī)會。所謂的創(chuàng)新，但結(jié)果分析就是大展身手的好機(jī)會。如何做出亮點