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第一次参加数学建模竞赛如何夺取一等奖

程序员文章站 2022-07-12 13:18:07
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以各种竞赛为线索的回忆录/经验贴,没写算法啥的,就是记比赛过程,本科除了看的那几本书,打的那十几场竞赛,寝室那几个人,几位恩师的脸,很多都记不清了。

Blog里我化名小羊
这次记录的比赛是:2016年五一数学建模联赛



小白与建模的孽缘


在大一下学期,不知道从哪位仁兄的口中,我听到了数学建模竞赛这几个词。当时也就感觉挺新奇的,数学建模竞赛?啥啊…像高中那样的数学竞赛么?解证明题?虽然我数学还行,对数学也挺感兴趣,但说实话, 也就是还行的水平,咱还到不了跟大佬们竞争的地步,就没太在意。


虽然说不在意,但我还是加了个数学建模群,而且还上了大二年级的数学建模课??小羊同学你到底在不在意


我是不在意啊!我只是说不在意数学建模比赛,又没说不在意数学建模这门学科!


第一次参加数学建模竞赛如何夺取一等奖


但有的时候吧,你想不在意某件事,它就偏偏再你眼前晃来晃去,特别是我们学校,还在饭堂门口挂了那么大一个红底白字的宣传标语祝我校在XXX数学建模比赛中取得优异成绩

说实话,我心动了。。。

那个横幅大概是这样的(虽然字不一样,但大家可以自己想象):

第一次参加数学建模竞赛如何夺取一等奖

心动不如行动!

但是咋行动啊,我对这玩意不了解啊!本着活不好做几遍就好了的精神,我傍上了一位大佬学长(小良)和一位大佬学姐(小敏)


小白怎样才能和大佬组队


问我这个大一新生咋傍上大佬的?

当时数学建模群里, 很多求组队的学长学姐,但他们都想找大二的同学组队,我看了好久都没人要我这根大一小白菜。。。

就在我自我安慰,想着等到大二再参加的时候,小良学长在群里发了一个寻队友启示,没啥特别要求,也没说要大二年级同学,但要求是统计专业的学生,,我心里那个激动,这就是缘分!然后,我就跟学长联系了,再然后,我就上位了!!!

第一次参加数学建模竞赛如何夺取一等奖

后来,学长学姐和我建立一个建模小群,大家相互介绍了自己的情况,出于内心的小隐秘,我没有强调我是大一新生(对不起,学长我错了)。我还知道了学长学姐都是学金融的,所以想找一个学统计的同学一起打比赛。

大家都懂的,一般打建模比赛,都会拉上几个统计/计算机/数学的学生一起组队。

因为当时,距离建模比赛还有1个月,所以平时我们就在群里,发一发数学建模相关的学习资料,偶尔还唠唠嗑。然后我就发现,学长学姐既是学霸,人还特别温柔。我的内心啊!突然有点对不起学长学姐,希望他们不要发现我是大一的同学。


但是该来的总得来,临近比赛了,要在网上填写报名表,我们3挤在一间教室里,学长操刀帮我和学姐填资料(就是填学号、电话、专业啥啥啥的) .

要是在平时,我肯定会想: 看我的学长多好!还帮我填信息! 但我当时是一点笑不出来,因为报了学号,就暴露我是大一小白菜的事实了

最后,我说了学号,学长听到我学号,顿了一下,看起来没啥反应,继续填信息。。。当时,我也不知道该开心还是难过。

填完信息,我们留在教室自习,学长小声跟小敏学姐那说: 小羊是大一新生耶!

虽然小声,但是我还是听到了,我内心真是无比愧疚。学长学姐会不要我么,也是,我一个大一的就算是学统计的,但也啥也不懂啊,还来拖学长后腿。。

晚自习我是一个字没看进去,战战兢兢的等到10点,和学长学姐一起回宿舍区。

在路上,我没等到学长学姐的质问。反而,小敏学姐温温柔柔的和我交流,小良学长没有避开我是大一新生的话题,而是问我的大学生活怎样,教给我一些在安财的生活经验。


妈呀,我感动的快哭了好吗,这是什么神仙学长学姐。

第一次参加数学建模竞赛如何夺取一等奖


小白第一次建模


第一天


终于到我们第一次建模了,因为建模要持续3天3夜,而且我们学院对建模比较重视,所以分了3间统计实验室专用给我们建模比赛。

美赛应该是4天,听说多出来的一天是用来翻译成英文的。

当天,我们3人早早的就赶去实验室, 挑挑拣拣选了3台能用的电脑,然后就落座了。

为啥要挑挑拣拣?因为当时,我们院实验室的电脑真的不是特别的新(委婉),有些机子用着用着就没反应了。题目写了一大半,结果一下子没了,是不是很糟心!!所以,就得早点去挑电脑,虽然到了大二大三我都是带自己电脑去的。

当时,我们拿到建模主办方发的建模论文模板, 同时还有3道题建模题,让我们自己选1题去解决。没经历过大风大浪的我都惊了!还能挑题?

不是所有建模竞赛都是从3道里面选1道,你看人家美赛,就是6道选1道啊(不记得是不是6道了,反正题挺多的).

但是,最让我震惊的不是题目可以3选1。而是,这3道题,我他喵的一道题都不会解决!这些都是啥啊????

第一次参加数学建模竞赛如何夺取一等奖


当年这3道题的题目, 给大家看一下。

题目A: 购房中的数学问题(无数据)

问题1:建立数学模型,求解A小区14-2-802房间(客厅)在冬至日9:00-16:00间可以享受日照的时间区间(具体楼高和楼间距等相关参数见附件1和4)。
问题2: 在问题1的基础上建立数学模型,以A小区14-2-802房间(客厅)为例,描述全年365天每一天可以享受日照的累计时间,并给出14-2-802房间(客厅)全年享受日照时间超过6小时的天数和日期。
问题3:假设在消费者C购房之前已经有一部分房间售出(数据见附件2),在仅考虑采光影响的条件下,给出消费者C的最优选房方案。
问题4:在问题3的基础上,建立选房模型,要求考虑价格、交通、环境和噪音的影响,给出此时消费者C最优选房方案。

B题:能源总量控制下的城市工业企业协调发展问题(有数据)

问题1:对城市C的产业结构及能源消费特征进行定量分析,并建立数学模型对城市C的工业企业发展水平进行综合评价。
问题2:假设城市C要求本年度能源消耗总量比上一年度下降5%,请分别建立数学模型,给出使该市的工业企业产值、利税、从业人员受到的影响最小的各工业企业能源分配方案。
问题3: 如果城市C要求本年度能源消耗总量比上一年度下降5%,请建立数学模型,给出城市C的各工业企业能源分配方案,使该市的工业企业产值与利税、从业人员受到的综合影响最小。
问题4:如果城市C要求在未来2年,每年能源消耗总量比上一年度下降5%,请建立数学模型,给出该市的各工业企业能源分配方案,使得工业企业产值总量增速不低于8%,并就这一方案对城市C未来2年的利税水平进行定量评估。
问题5:结合上述研究,给城市C的能源管理部门写一封信,谈谈如何在能源总量控制的前提下,对城市工业企业进行合理的能源分配,以提高能源利用效率和质量,并阐述你的政策建议。

C题:二孩政策问题(有数据)

问题1:建立人口结构可持续发展指标体系,相关指标应具有科学性、代表性、全面性。
问题2:建立人口结构可持续发展的评价模型。选取10个国内具有代表性的省(市、县),对这些地区的人口结构进行评价分级。并结合你的模型给出当前A地区评价等级。
问题3:假设A地区不实行二孩政策,预测该地区未来20年的人口结构变化趋势;假设A地区实行二孩政策,给出二孩政策下最优出生率,使得该地区未来20年的人口结构更加合理。
问题4:二孩政策下,预测A地区未来10-20年按年龄划分的人口结构。
问题5:假如全面放开生育政策(不限制生育数量),在国民经济运行稳定的基础上预测A地区未来20年人口结构的变化趋势。

PS:这里的有无数据,不是指有无广义的那种数据,而是指有无符合一定规则的截面/时间序列/混合数据,这种数据一般赛方会用EXCEL表给你,或者告诉你数据网站,或者没有告诉你网站,要你满世界去收集数据,还有就是要你自己爬数据了(爬虫)。


选题

说道选题,相信参加过建模的朋友可能会有这样的经验,看了看所有的题目,查了查资料,挑一个看起来比较好解决的题目,或者选择自己擅长领域的题目(我一般喜欢挑有数据的题目,或者一看就是和处理大量数据相关的题)

选完题目以后,问题就来了。。。

比如,咱们建模可能出现以下问题:

和队友选好题,先写问题1,做了几小时, 发现问题1做不出来。好!老师说过,做不出来的题就放着!咱们先做问题2…MD,问题2也不会啊,咋办啊,一上午都过去了??

还能咋办,都花一上午了,先去吃饭,都说物理学家的必修课是散步,牛顿被苹果砸了发现万有引力,说不定咱吃完饭,散散步,就知道咋做了!

吃完饭,下午回来,继续查查资料,看看问题3,瞟一眼问题4,再骚扰一下其他队的同学,打探一下他们的情况。。。

好了,时间到晚上了。这时候发现,这题它喵的真做不出来。。咋办。。。换题啊!大家都说:数学建模,从换题到放弃!


我和学长学姐的第一次建模,就是这样。

因为第一次参加建模,我们仨既紧张又兴奋,我们查了查3道题的资料和论文,最后选择做A题,下图是我们当时查的文献:

第一次参加数学建模竞赛如何夺取一等奖

我们花了将近1天做A题,然后发现,真的不会做,不会解啊,臣妾们做不到啊!

晚上磨蹭到10点多,我和学姐准备回寝室,而学长决定留在实验室熬夜看题.

将近12点的时候,我们仨用QQ聊天,讨论是否要换题,讨论了一会,大家都想换题,但关键是换哪题呢?

学长说:换到C题吧!


第二天


因为第一天的"失利",我和学姐一大早就到实验室。看到小良学长熬了一整夜,有些疲倦,但依然奋战在建模第一线的身影,我感动的咬了口肉包子。


这一天的建模历程嘛,说实话,挺开心的,也挺累的。

虽然我临时抱佛脚学了些算法和MATLAB,但我发现,自己还是不能运用临时学的知识解决问题。所以,我们仨在第二天里,使劲看相关文献,翻建模课本,查找代码。


真的,查文献贼重要,就算一开始看不懂别人的论文,但看多了,自然就懂了,人都有强大的适应能力,特别是这种时间不是很充裕的情况下,脑波活跃,潜能被激发。


不怎么熟练代码也没啥大问题,说实话,就算只有一点编程基础,也可以解决很多问题,网上代码都能找到很多,书上也一大堆,再不济用SPSS也行啊!


啥都可以在网上找到,那啥最重要?我在建模时一直追逐的到底是什么?

这个问题,在我遇到我的国赛队友时才想明白,可能,最重要的是思想吧

PS:别问我具体思想是啥,鄙人才疏学浅,需要进一步学习和思考。


回到正题!到了晚上9点,我们C题已经解决一大半了(大概解决了3题吧),我心里那个高兴啊!虽然大部分题目,都是学长学姐提出的解决办法,我就是本组的吉祥物。

又到了10点,我和小敏学姐收拾东西,准备回宿舍了。

然后,我就看到小良学长四平八稳的坐在自己的座位上,一副我要在实验室呆到天荒地老的架势。我盯着学长,学长也看着我,这时…有了以下这段对话:

小良学长:你们走吧,回去休息吧,我独守空房。

我:不!我要和学长一起!

小敏学姐:咱们回去吧,你学长身体好。

我:…好的

PS:对话内容经过修饰,但大概是这个意思。



第三天


第三天,就差不多要收尾了,我们按照第二天的节奏,在差不多傍晚的时候,就把最后两题写完了。

我仔细瞅了瞅新鲜出炉的建模论文,大概是用了Logistic模型,聚类分析法,Leslie人口预测模型。现在,我再看的话,不会觉得这些很难。但当时,我都被学长学姐震惊了!

想到这,我逐渐觉得自己丢失了本真,我学习算法是为了解决问题,而不是为了使自己的论文显得很高端,这一点,我在实习的时候深深感受到了


好,回到正题!按理来说为了节省时间,建模的3天里,应该是边解决问题边改格式。但是,可能我们是萌新吧,没想那么多,到最后才改格式。所以,第3天晚上,我们仨都熬夜了!熬夜一起改格式!第一次改论文格式,改到我怀疑人生!但是幸好有小敏学姐指导我。

PS:小敏学姐是校编辑部的.


建模完


一切都写好了,也快到截止时间了(大概是第4天早上7点左右)。学长提交我们论文成品的那一刻,我感觉整个人都要升华了。

走出实验室,看着天上刚刚升起的太阳,突然感觉心情特别好!身体疲劳,精神富足!


小白的比赛成绩


说实话,是真没想到,第一次建模我们就拿了一等奖,虽然我知道学长学姐很牛,但是,真是太牛了。之后,学长学姐带我顺便把这篇建模论文改发表了。

参加建模除了能拿奖,还能发表论文。发了论文,不仅能展示自己的才华,还有奖学金和稿费拿,何乐而不为?但关于这个事情,很多学生有不同的考量,在此不做过多阐述

就这样,两个金融大二学霸,一个统计大一白菜,组成建模小分队,开启了为期1年的建模之旅。


小白该如何参加建模竞赛


我想了想我的经历,大概总结了下面几点:

  • 至少做点准备,学点数学模型、统计编程语言,看点别人的获奖论文。不能说做到完美准备,我觉得一般本科同学能为了建模比赛,能做到准备完美,还是有点难度的,很多知识都是赛场上现学现卖。
  • 如果有学长学姐愿意做引路人,那真的是很不错。虽然从技术层面来说,大可能家没有太大太大的差别。但是,他们对于解决这些问题的经验、作为学长学姐的领导力,有的时候还是非常必要的。作为一个小白,有一个精神领袖还是需要的。
  • 有耐心,别真的从建模到选题,从换题到放弃了。我记得有很多队伍,都是第2天就放弃了,还有的队伍交上去的论文,只解决了部分问题。至少要坚持到最后,坚持到最后,就有很大概率能获奖。
  • 分配好时间,不拖拉。
  • 解不出来,就去买点零食,出去走走,边晒太阳边想。
  • 不知道熬夜算不算,学长当时真的熬了3天。但我没学长那么坚韧,个人一般第1天不熬夜,最后两天熬夜。哈哈哈,但我觉得能力不错,时间管理得好,也不需要熬夜。我记得有一个大佬队伍就是从不熬夜,次次拿奖。


后记:奖状就不贴了,丢了,我也想留,但他就是这么丢了。

记录内容可能和真实情况有点偏差,但大体是这样的。

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