2012年建模A题 葡萄酒的评价

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2012年建模A题 葡萄酒的评价

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A题 葡萄酒的评价

2012数模国赛A题下载链接:http://www.mcm.edu.cn/problem/2012/2012.html 在这里插入图片描述

解题思路 符号说明

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先附上我的摘要 在这里插入图片描述

第一问

第一问分析两组评酒员的评价结果有无显著性差异,哪一组结果更可信就是对两组评酒员的评分的进行t检验并进行信度检验。 t检验的前提:

单组观测变量为连续变量;观测值相互独立;单组连续变量无明显异常值;单组连续变量近似或服从正态分布。

若不满足上述条件则无法进行t检验,可以用秩和检验来做。 秩和检验的优缺点

秩和检验的优点是

不受总体分布限制,适用面广;适用于等级资料及两端无确定值的资料;易于理解,易于计算。缺点是符合参数检验的资料,用秩和检验,则不能充分利用信息,检验功效低。

应用中的注意事项:

注意应用条件;编秩时相同值要取平均秩次;相同秩次较多时,统计量要校正。

要进行t检验首先就要进行评分数据的正态检验。 常用的正态检验方法如下:

频率直方图P-P图Q-Q图K-S 检验描述法(偏度和峰度系数检验)

这些检验都可用spss轻易的实现,具体的实现教程可以见博客的内容。

我们分别采用了P-P图和K-S 检验方法通过比较检测显著性水平 P 值,P 均大于 0.05,说明与正态性没有显著差 异,即葡萄酒的评分成正态性分布。

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在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 数据通过正态检验后就可以进行t检验了,结果如下: 在这里插入图片描述

得到两组数据没有显著性差异之后我们还要进行信度分析,得到那组评分更可信。

针对可信度评价,采用 Kendall’s W 一致性检验和 Cronbach’s α一致性检验得出结论:第一组评酒员的评分结果更加可信。 在这里插入图片描述 得到的结果分别如下所示: 在这里插入图片描述

a) 第一组对红葡萄酒评价的 Kendall 系数为 0.519;第二组对红葡萄酒评价 的 Kendall 系数为 0.455。因此,在红葡萄酒的评价中,第一组评酒员的一致性 更高。 b) 第一组对白葡萄酒评价的 Kendall 系数为 0.319;第二组对白葡萄酒评价 的 Kendall 系数为 0.023。因此,在红葡萄酒的评价中,第一组评酒员的一致性 更高。

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第二问

问题 2 要求根据酿酒葡萄的理化指标和葡萄酒的质量对这些酿酒葡萄进行分级。但该问题中并没有给分级的标准和具体的分级数,所以该问题属于数据建模中的聚类问题。这样我们就可以利用一些聚类方法来求解该问题了。在众多聚类方法中,K-means 方法算法适应性比较强的方法,所以不妨先用 K-means 方法对所研究的数据进行聚类,然后还可以尝试用层次聚类、模糊聚类等方法, 以便于结果的比较和最佳聚类方法的选择。

下面我们就要来分析该对谁聚类,也就是说要来确定聚类的研究对象。问题中已明确规定根据酿酒葡萄的理化指标和葡萄酒的质量来实现对酿酒葡萄的分级。对葡萄酒的理化指标数据分析发现,理化指标比较多,用哪些指标是进行分级效果很难评判。但用葡萄酒质量数据来进行分级,既有直观的现实意义,操作性也比较可行,为此,可以先根据葡萄酒的质量来进行酿酒葡萄的分级。由第一问,可知,虽然第二组品酒师的数据更稳定,但两组品酒师的结果并没有显著差异,所以,应该以两组品酒师的平均值作为酒样的质量数据。

当根据葡萄酒的质量对酿酒葡萄进行分级后,然后就可以研究如何利用酿酒葡萄的理化指标来分级。这里面,由于理化指标的差异就是数值上的差异,而求解这类问题的一个典型的方法就是 PCA 方法,所以可以用 PCA 方法来实现对理化指标的降维,然后同样可以用上述的聚类方法来实现聚类。

%% 用聚类法确定葡萄酒分级 clc, clear all, close all %% 需要聚类的数据 % 红葡萄酒质量评分数据 % A=[62.625 80.125 80.75 68.875 73.375 72.125 71.5 71.75 80.875 ... % 74 68.875 53.75 75.375 73.875 57.625 75 78.5 60 79.125 79 76.875... % 76.375 85.375 77.75 68.875 74.625 72.75 % ]; % 白葡萄酒质量评分数据 A=[83 75.5 78.375 80.125 72.375 69.375 78.125 71.875 73.625 76.25... 73.625 64.25 66.75 73.5 73.625 75 80.25 75.125 72 78.625 78.375... 71.5 75.75 73.875 77.25 81.75 66.125 82.125 ]; %% 用k-Means聚类法确定最佳的聚类数 X=A'; numC=7; for i=1:numC kidx = kmeans(X,i); silh = silhouette(X,kidx); %计算轮廓值 silh_m(i) = mean(silh); %计算平均轮廓值 end figure plot(1:numC,silh_m,'ko-', 'linewidth',2) set(gca,'linewidth',2); xlabel('类别数') ylabel('平均轮廓值') title(' 不同类别对应的平均轮廓值') % 绘制2至5类时的轮廓值分布图 figure set(gca,'linewidth',2); for i=2:5 kidx = kmeans(X,i); subplot(2,2,i-1); [~,h] = silhouette(X,kidx); set(gca,'linewidth',2); title([num2str(i), '类时的轮廓值 ' ]) snapnow xlabel('轮廓值'); ylabel('类别数'); end %% K-means聚类过程,并将结果显示出来 [idx,ctr]=kmeans(A',3); % 用K-means法聚类 % 提取同一类别的样品号 c1=find(idx==1); c2=find(idx==2); c3=find(idx==3); %c4=find(idx==4); figure F1 = plot(find(idx==1), A(idx==1),'k:*', ... find(idx==2), A(idx==2),'k:o', ... find(idx==3), A(idx==3),'k:p'); set(gca,'linewidth',2); set(F1,'linewidth',2, 'MarkerSize',8); xlabel('编号','fontsize',12); ylabel('得分','fontsize',12); title('Kmeans方法聚类结果') disp('聚类结果:'); disp(['第1类:' ,'中心点:',num2str(ctr(1)),' ','该类样品编号:', num2str(c1')]); disp(['第2类:' ,'中心点:',num2str(ctr(2)),' ','该类样品编号:', num2str(c2')]); disp(['第3类:' ,'中心点:',num2str(ctr(3)),' ','该类样品编号:', num2str(c3')]); c1_mean = mean(A(c1)); c2_mean = mean(A(c2)); c3_mean = mean(A(c3));

在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

第3问

问题三要求分析酿酒葡萄与葡萄酒的理化指标之间的联系。因此,考虑建立模型以描述葡萄酒理的单个化指标与酿酒葡萄的多个理化指标之间的联系,通过模型分析酿酒葡萄的理化指标对葡萄酒的理化指标的影响。 根据附件二可知酿酒葡萄的理化指标数量较多,考虑到不同的理化指标对葡萄酒的理化指标的影响不同,可以构造相关系数矩阵对双方的理化指标进行关联性分析,并选取其中关联性较高的进行研究;然后考虑到酿酒葡萄的理化指标对葡萄酒的理化指标的综合影响情况,运用逐步回归分析得到相应的回归方程,然后再对其中指标进行分析。

在这里插入图片描述 得到的回归方程(部分)如下所示: 在这里插入图片描述

clc; clear; B=xlsread('white.xlsx'); [m1,n1]=size(B); X=['y','=']; for j=1:n1 if ~isnan(B(1,j)) if(B(1,j)


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