一、数学建模竞赛中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。
二、数学软件的主要分类有哪些?各有什么特点?
数学软件从功能上分类可以分为通用数学软件包和专业数学软件包,通用数学包功能比较完备,包括各种数学、数值计算、丰富的数学函数、特殊函数、绘图函数、用户图形届面交互功能,与其他软件和语言的接口及庞大的外挂函数库机制(工具箱)。
常见的通用数学软件包包括Matlab和Mathematica和Maple,其中Matlab是一个高性能的科技计算软件,广泛应用于数学计算、建模、仿真和数据分析处理及工程作图,Mathematica是数值和符号计算的代表性软件,Maple以符号运算、公式推导见长。
专用数学包包括绘图软件类MathCAD,Tecplot,IDL,Surfer,Origin,SmartDraw,DSP2000),数值计算类:(Matcom,IDL,DataFit,S-Spline,Lindo,Lingo,O-Matrix,Scilab,Octave),数值计算库(linpack/lapack/BLAS/GERMS/IMSL/CXML),有限元计算类(ANSYS,MARC,PARSTRAN,FLUENT,FEMLAB,FlexPDE,Algor,COSMOS,ABAQUS,ADINA),计算化学类(Gaussian98,Spartan,ADF2000,ChemOffice),数理统计类(GAUSS,SPSS,SAS,Splus,statistica,minitab),数学公式排版类(MathType,MikTeX,ScientificWorkplace,ScientificNootbook)。
三、关于数模竞赛的几本好书
▲姜启源,《数学模型(第二版)》,高等教育出版社
▲姜启源、谢金星、叶俊《数学建模(第三版)》,高等教育出版社
▲萧树铁等,《数学实验》,高等教育出版社
▲朱道元,《数学建模案例精选》,科学出版社
▲雷功炎,《数学模型讲义》,北京大学出版社
▲叶其孝等,《大学生数学建模竞赛辅导教材(一)~(四)》,湖南教育出版社
▲江裕钊、辛培清,《数学模型与计算机模拟》,电子科技大学出版社
▲杨启帆、边馥萍,《数学模型》,浙江大学出版社
▲赵静等,《数学建模与数学实验》,高等教育出版社,施普林格出版社
四、基础学科
1.数学分析
2.高等代数
3.概率与数理统计
4.最优化理论
5.图论
6.组合数学
7.微分方程稳定性分析
8.排队论