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基于Choquet 积分的直觉不确定语言信息集结算子及其应用
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<p>基于直觉不确定语言信息, 针对属性间不严格相互独立且具有较大关联度的群决策问题, 提出了两种基于直觉不确定语言信息的Choquet 积分算子. 首先, 分析了因属性关联使得以往直觉不确定语言信息集结算子失效的现象, 对此引入模糊测度, 提出了直觉不确定语言的Choquet 加权算术平均算子(IULCWA) 和直觉不确定语言<br> 的Choquet 加权几何平均算子(IULCGM); 然后, 证明了算子的相关性质, 研究了属性间相关的、属性值为直觉不确定语言数的多属性群决策方法; 最后, 通过实例分析说明了以往直觉不确定语言信息集结算子的局限性以及新算子的有效性.</p>
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第 31 卷 第 5 期
Vol. 31 No. 5
控 制 与 决 策
Control and Decision
2016 年 5 月
May 2016
基于 Choquet 积分的直觉不确定语言信息集结算子及其应用
文章编号: 1001-0920 (2016) 05-0842-11 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2015.0470
陈 岩, 李 庭
(沈阳工业大学 理学院,沈阳 110870)
摘 要: 基于直觉不确定语言信息, 针对属性间不严格相互独立且具有较大关联度的群决策问题, 提出了两种基
于直觉不确定语言信息的 Choquet 积分算子. 首先, 分析了因属性关联使得以往直觉不确定语言信息集结算子失
效的现象, 对此引入模糊测度, 提出了直觉不确定语言的 Choquet 加权算术平均算子 (IULCWA) 和直觉不确定语言
的 Choquet 加权几何平均算子 (IULCGM); 然后, 证明了算子的相关性质, 研究了属性间相关的、属性值为直觉不确
定语言数的多属性群决策方法; 最后, 通过实例分析说明了以往直觉不确定语言信息集结算子的局限性以及新算子
的有效性.
关键词: Choquet 积分;直觉不确定语言信息;集结算子;多属性决策;关联
中图分类号: C934 文献标志码: A
Intuitionistic uncertain linguistic information aggregation operators
based on Choquet integral and their application
CHEN Yan, LI Ting
(School of Science,Shenyang University of Technology,Shenyang 110870,China.Correspondent:CHEN Yan,
E-mail:crouse chen@163.com)
Abstract: Based on intuitionistic uncertain linguistic information, for the decision-making problem of the non-strictly
independent and interacting among criteria, the two kinds of the intuitionistic uncertain linguistic Choquet integral operators
are proposed. Fristly, the phenomenon of the previous failure intuitionistic uncertain linguistic information aggregation
operator handling the interacting criteria is analyzed, the fuzzy measure is introduced, and the intuitionistic uncertain
linguistic Choquet weighted averaging operator(IULCWA) and the intuitionistic uncertain linguistic Choquet geometric
mean operator(IULCGM) are defined. Then the properties of these operators are proved, and an approach for solving the
interacting multiple attribute values taking the form of the intuitionistic uncertain linguistic numbers is considered based on
these operators. Finally, an illustrative example is provided to illustrate the limitation of the previous intuitionistic uncertain
linguistic information aggregation operator and the effectiveness of the proposed operator.
Keywords: Choquet integral;intuitionistic uncertain linguistic information;aggregation operator;multi-attribute group
decision-making;interaction
0 引引引 言言言
自 Zadeh
[1]
提出了模糊集理论以来, 模糊集理论
便逐渐被成功地应用于解决模糊群决策问题. 之后,
Atanassov
[2]
拓展了模糊集, 引入直觉模糊集的概念.
直觉模糊集同时考虑了隶属度和非隶属度两方面的
信息, 具有较强处理模糊信息的能力, 因此直觉模糊
集理论得到迅速发展
[3]
. Xu 等
[4]
首先对直觉模糊集的
一些几何算子进行了研究, 提出了直觉模糊加权几何
算子、直觉模糊有序加权几何算子和直觉模糊混合几
何算子, 并将其应用于多属性决策; Atanassov 等
[5]
进
一步拓展了直觉模糊集, 用区间数表示直觉模糊集
中的隶属度和非隶属度, 引入了区间直觉模糊集的概
念; 徐泽水等
[6-7]
研究了区间直觉模糊信息的集结方
法, 定义了区间直觉模糊数的运算法则, 提出了区间
直觉模糊加权算术平均算子、区间直觉模糊加权几何
算子、区间直觉模糊有序加权算子、区间直觉模糊有
序加权几何算子和区间直觉模糊混合集结算子, 并将
其应用于群决策中; 刘峰等
[8]
用三角模糊数表示直觉
收稿日期: 2015-04-15;修回日期: 2015-07-22.
基金项目: 沈阳工业大学学术骨干基金项目.
作者简介: 陈岩(1968−), 男, 教授, 从事不确定决策与优化算法等研究;李庭(1988−), 女, 硕士生, 从事不确定决策的
研究.
第 5 期
陈 岩 等: 基于 Choquet 积分的直觉不确定语言信息集结算子及其应用
843
模糊集中的隶属度和非隶属度, 定义了模糊数直觉模
糊数的概念, 并指出了其与直觉模糊集及区间直觉模
糊集的关系; Zhang 等
[9]
提出了三角直觉模糊数的加
权算术平均算子和加权几何平均算子, 并将其应用于
多属性决策; 汪新凡
[10]
研究了模糊数直觉模糊信息
的集成问题, 定义了模糊数直觉模糊加权几何算子、
模糊数直觉模糊有序加权几何算子和模糊数直觉模
糊混合几何算子, 并在此基础上提出了一种属性权
重确知且属性值为模糊数直觉模糊数的多属性群决
策方法. 在直觉模糊集和语言评价集的基础上, 王坚
强等
[11]
定义了直觉语言集、直觉语言数、直觉二元
语义以及直觉二元语义 Hamming 距离, 并通过计算
各方案相对理想解的综合隶属度得到方案排序. 之
后, 王坚强等
[12]
又进一步定义了直觉语言数的运算法
则、期望值、得分函数和精确函数, 提出了直觉语言
加权算术算子和加权几何算子, 并将其应用于多属性
决策. 由于不确定语言评价比语言评价更易表达模糊
数据, 刘培德等
[13]
将直觉语言集扩展为直觉不确定语
言集, 定义了直觉不确定语言数的运算法则、期望值、
得分函数和精确函数, 针对属性间相互独立的情况,
提出了直觉不确定语言数的加权算术平均算子、有序
加权算术平均算子和混合加权平均算子, 并将其应用
于多属性决策.
在实际生活中, 决策属性 (准则) 之间往往并不是
完全相互独立的, 而是相互影响的. 比如, 小明想购置
一所房子, 一般要考虑价格、地理位置、交通以及附
近是否有学校、医院等附属机构 4 个因素. 通常, 地理
位置占优势的, 交通往往便利, 价位也会较高; 交通便
利一定程度上可以替代学校、医院等附属机构. 为了
使建模更符合实际, 得出更精确的决策结果, 属性间
的相互影响不容忽略. 由于属性间的关联, 造成属性
权重的可加性不再成立, 导致一般的加权算子因没有
刻画属性间的关联而失效. 例如, 以统计学、概率论和
代数 3 门课程对学生进行评估考核, 概率论成绩好的
学生统计学成绩通常也好, 反之亦然, 即概率论和统
计学两属性存在一定程度的关联. 若利用加权算术平
均算子来评估, 则会高估统计学和概率论成绩都好的
学生, 低估只有统计学或者概率论差的学生
[14]
. 模糊
测度的产生使得这一问题得到有效解决. Murofushi
等
[15]
利用模糊测度的非可加性对准则之间的相互
影响做出了解释, 讨论了 Choquet 积分的合理性, 提
出了关于模糊测度的 Choquet 积分; Marichal
[14]
把属
性间的关联进行分类, 指出离散 Choquet 积分是集结
相关联属性的一个工具, 并给出了公理; Xu
[16]
基于
Choquet 积分提出了直觉模糊关联平均算子 (IFCA)、
直觉模糊关联几何算子 (IFCG)、区间直觉模糊关联
平均算子 (IVIFCA) 和区间直觉模糊关联几何算子
(IVIFCG), 并将其应用于实际决策问题; Tan 等
[17]
考
虑了决策准则之间相互关联的现象, 基于 Choquet 积
分提出 了直觉
Choquet
积分算 子
,
并给出 了解决关
联多属性决策问题的方法; 陶长琪等
[18]
提出了基于
Choquet 积分的模糊数直觉模糊数信息集结算子, 并
用其研究了关联多属性决策问题.
鉴于 Choquet 积分能够较好地解决属性间相关
联的群决策问题, 且基于直觉不确定语言信息, 属性
间存在一定程度相关联的决策问题的研究尚不多见,
故有必要对其作出相关探讨.
本文将模糊测度和 Choquet 积分用于处理直觉
不确 定语 言信息, 提出了直觉不 确定 语言 Choquet
加 权 算 术 平 均 算 子 (IULCWA) 和 直 觉 不 确 定 语 言
Choquet 加权几何平均算子 (IULCGM), 讨论了算子
的性质, 证明了算子满足置换不变性、幂等性、单调
性和介值性; 然后给出属性间相关联的、属性值为直
觉不确定语言数的多属性群决策方法; 最后用实例验
证所提方法的有效性和实用性.
1 基基基础础础知知知识识识
1.1 直直直觉觉觉模模模糊糊糊集集集
设 𝑋 是一个非空集合, 𝐴={⟨𝑥, 𝑢
𝐴
(𝑥), 𝑣
𝐴
(𝑥)⟩∣𝑥 ∈
𝑋} 为直觉模糊集
[2]
, 其中 𝑢
𝐴
(𝑥) : 𝑋 → [0, 1], 𝑣
𝐴
(𝑥) :
𝑋 → [0, 1], 且满足 0 ⩽ 𝑢
𝐴
(𝑥) + 𝑣
𝐴
(𝑥) ⩽ 1, ∀ 𝑥 ∈ 𝑋,
𝑢
𝐴
(𝑥) 和 𝑣
𝐴
(𝑥) 分 别 为 𝑋 中 元 素 𝑥 属 于 𝑋 的 隶 属 度
和非隶属度. 另外 1 − 𝑢
𝐴
(𝑥) − 𝑣
𝐴
(𝑥) 表示 𝑋 中元素 𝑥
属于 𝑋 的犹豫度. 在文献 [3] 中, 称有序对 𝑎 = [𝑢
𝑎
, 𝑣
𝑎
]
为直觉模糊数, 其中 0 ⩽ 𝑢
𝑎
+𝑣
𝑎
⩽ 1. 设 𝑎 = [𝑢
𝑎
, 𝑣
𝑎
] 和
𝑏 = [𝑢
𝑏
, 𝑣
𝑏
] 是两个直觉模糊数, 其运算法则如下
[3,19]
:
⎧
⎨
⎩
𝑎 ⊕ 𝑏 = [𝑢
𝑎
+ 𝑢
𝑏
− 𝑢
𝑎
𝑢
𝑏
, 𝑣
𝑎
𝑣
𝑏
];
𝑎 ⊗ 𝑏 = [𝑢
𝑎
𝑢
𝑏
, 𝑣
𝑎
+ 𝑣
𝑏
− 𝑣
𝑎
𝑣
𝑏
];
𝜆𝑎 = [1 − (1 − 𝑢
𝑎
)
𝜆
, (𝑣
𝑎
)
𝜆
], 𝜆 > 0;
𝑎
𝜆
= [(𝑢
𝑎
)
𝜆
, 1 − (1 − 𝑣
𝑎
)
𝜆
], 𝜆 > 0.
(1)
1.2 语语语言言言评评评价价价集集集和和和不不不确确确定定定语语语言言言变变变量量量
语言评价集 𝑆 = (𝑠
0
, 𝑠
1
, ⋅ ⋅ ⋅ , 𝑠
𝑙−1
) 由奇数个元素
构成, 即 𝑙 为奇数. 在实际应用中, 𝑙 一般取 3、5、7、9
等. 本文中取 𝑙 = 7, 其对应语言评价集为 𝑆 = (𝑠
0
, 𝑠
1
,
𝑠
2
, 𝑠
3
, 𝑠
4
, 𝑠
5
, 𝑠
6
) = (很差, 差, 中下, 中, 中上, 好, 很好).
对于任意语言集 𝑆, 满足下列条件
[20]
:
1) 若 𝑖 > 𝑗, 则 𝑠
𝑖
> 𝑠
𝑗
(即 𝑠
𝑖
优于 𝑠
𝑗
);
2) 存在负算子 neg(𝑠
𝑖
) = 𝑠
𝑗
, 使得 𝑗 = 𝑙 − 1 − 𝑖;
3) 若 𝑠
𝑖
⩾ 𝑠
𝑗
(即 𝑠
𝑖
不劣于 𝑠
𝑗
), max (𝑠
𝑖
, 𝑠
𝑗
) = 𝑠
𝑖
;
4) 若 𝑠
𝑖
⩽ 𝑠
𝑗
(即 𝑠
𝑖
不优于 𝑠
𝑗
), min (𝑠
𝑖
, 𝑠
𝑗
) = 𝑠
𝑖
.
对于任意语言标度 𝑆 = (𝑠
0
, 𝑠
1
, ⋅ ⋅ ⋅, 𝑠
𝑙−1
), 元素 𝑠
𝑖
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