决策树是由决策点、事件点及结果构成的树形图,一般应用于序列决策中(见图11-3)。
图11-3
□:表示决策点,也称为树根,由它引发的分枝称为方案分枝,方案节点称为树枝。n条分枝表示有n 种方案供选择。
〇:表示策略点,其上方数字表示该方案的最优收益期望值,由其引出的m 条线称为概率枝,表示有m 种自然状态,其发生的概率已标明在分枝上。
△:表示每个方案在相应自然状态的效益值。
╫:表示经过比较选择,此方案被删除掉了,称之为剪枝。
方法:(1)根据题意做出决策树图;
(2)从右向左计算各方案期望值,并进行标注;
(3)对期望值进行比较,选出最大效益期望值,写在□上方,表明其所对应方案为决策方案,同时在其他方案上打上╫删除。
例11-5 某厂决定生产某产品,要对机器进行改造。投入不同数额的资金进行改造有三种方法,分别为购新机器、大修和维护。根据经验,销路好发生的概率为0.6.相关投入额及不同销路情况下的效益值如表11-12 所示,请选择最佳方案。
表11-12 效益表 单位:万元
解 (1)根据题意,做出决策树,如图11-4 所示。
图11-4
(2)计算各方案的效益期望值:
(3)最大值为E(A3)。
选对应方案A3,即维护机器,并将A1,A2剪枝,如图11-5 所示。
图11-5
下面介绍多级决策问题。
例11-6 某公司由于市场需求增加,决定要扩大公司规模,供选方案有三种:第一种方案,新建一个大工厂,需投资250 万元;第二种方案,新建一个小工厂,需投资150 万元;第三种方案,新建一个小工厂,两年后若产品销路好再考虑扩建,扩建需追加120 万元,后三年收益与新建大工厂相同。
如表11-13 所示,根据预测,该产品前三年畅销和滞销的概率分别为0.6,0.4。若前两年畅销,则后三年畅销和滞销的概率分别为0.8,0.2;若前两年滞销,则后三年一定滞销。请对方案做出选择。
表11-13(www.xing528.com)
解 (1)画决策树(见图11-6):
图11-6
比较方案,E(4)最大,则取最大值112,其对应的方案是先小后大,故将其作为选定方案,即先建小厂,后扩建大工厂的方案为最终方案。
补充算例 设有某石油钻探队,打算在一片估计能出油的荒田钻探。其做法有两种:可以先做地震试验,然后决定钻井与否;或不做地震试验,只凭经验决定钻井与否。其中,做地震试验的费用每次2000 元,钻井费用为10000 元。若钻井后出油,该井队可收入40000元;若不出油就没有任何收入。各种情况下估计出油的概率已估计出,并标在图11-7 上,问钻井队的决策者如何做出决策才能使收入的期望值最大?
图11-7
这是一个两极决策问题,第一级需要决策是否进行地震试验;第二级需要决策是否进行钻井开采。
解法一:用决策树描述该问题。
决策步骤:
(1)计算各事件点的益损期望值,如图11-8 所示。
图11-8
事件点2的益损期望值E(2)=40000×0.85+0×0.15=34000;
事件点3的益损期望值E(3)=40000×0.10+0×0.80=4000;
事件点4的益损期望值E(4)=40000×0.55+0×0.46=22000。
(2)按最大收入期望值决策准则在新的决策树上给出各决策点的抉择。
决策点2,按max{(34000-10000=24000),0}=24000 所对应的策略为应选策略,即钻井;
决策点3,按max{(4000-10000=-6000),0}=0 所对应的策略为应选策略,即不钻井;
决策点4,按max{(22000-10000=12000),0}=12000 所对应的策略为应选策略,即钻井。
得新的决策树如图11-9 所示。
图11-9
(3)在决策树上保留各决策点的应选方案。把淘汰策略去掉,计算事件点1的收入期望值:E(1)=24000×0.60+0×0.40=14400,将它标在事件点1 旁。
(4)决策点1 有两个方案:做地震试验和不做地震试验,各自的收入期望值为(14400-2000=12400)和12000。按max{12400,12000}=12400 所对应的策略为应选策略,即做地震试验。
最优决策序列为:第一级决策选择做地震试验,试验结果为好或不好。第二级决策分两种情况,当地震试验结果好时选择钻井;当地震试验结果不好时选择不钻井。收入期望值为12400 元。
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