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刘晓琼 (刘晓琼.)

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联盟博弈是指系统中若干个参与者相互结合成联盟体(coalition),共同协作获得联盟体内的最大利益,然后再将所得共同利益在联盟系统内部进行分配的问题。合作后的分配大于参与者单干时的分配,这就是联盟形成,并且保持稳定的原因。因此,利益分配的设计机制就显得尤为重要。利益的分配统称为联盟博弈的解,它是与参与者相对应的一个分配向量。解的形式有很多种,比如讨价还价集合,夏普利值,核,核仁等,其中最常见的是核。但是在很多情况下,核可能为空,也可能产生一个很大的核,后者表示核里面包含很多种分配,所以核作为联盟博弈的解没有太大的意义。而核仁(Schmeidler 1969)[1]和核不同,对于具有超可加性博弈来说,核仁一定是以一个点集合存在的,并且在核为非空的时候一定包含在其内。核仁的存在性保证了联盟博弈一定会有解,核仁的唯一性保证了联盟博弈解的稳定性。因此,对核仁的求解是非常有意义的。但是,核仁与核相比,求解难度比较大,其中最大的难点就是计算量的问题。因此对于核仁这个解,在概念上是理想的,但在实际中却很难应用。很多学者对核仁的求解进行了研究,其中最具代表性的就是kopelowitz[2]提出的算法。这个算法的核心是至多n-1次的LP求解,但是每次的LP都有n+1个变量, 个约束条件,而且每次都必须求得所有的最优解,这导致计算量非常大。所以在实际生活中,当博弈的参与者数目增多时,算法几乎难以实现。本文在kopelowitz算法的基础上进行改进。首先将最小满意度最大化问题LP模型化。然后,在解这个LP模型的时候,不使用松弛变量,而是将变量始终保持为n+1,然后不断的更新基底,从而得到最优解。这个方法和kopelowitz的方法相比,通过少量的计算就可以得出最小满意度的最大化。其次在得到这个解后,以这时的最优基底为初始基底,从而进行第二次的最小满意度最大化问题的LP模型化。同样求得最优解。重复操作,直到n个参与者的分配都决定为止。这个重复的操作不会超过n回。这种重复的操作,以及重复操作次数的有限性都是基于凸博弈和核仁的性质。具体的来说,是利用了arin和inarra(1995)[3]提出的凸博弈核仁的性质,比如分割,子博弈等,从而保证了计算量实质性的变小。本文通过理论推导证明了这个结论,并通过实际的算例,对比了本文提出的算法和kopelowitz的算法,从而体现了算法的改进之处。

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核仁凸博弈线性规划算法

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  • [ 1 ] 西安交通大学管理学院

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Degree: 管理学硕士

Mentor: 崔文田

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