【正文】 型（ Logistic 模型） ....................................... 19 Lanchester 戰(zhàn)爭模型 ................................................ 21 數(shù)據(jù)讀入模塊設(shè)計與實現(xiàn) ............................................................................................... 24 模型選擇與調(diào)用模塊設(shè)計與實現(xiàn) ................................................................................... 25 建模結(jié)果和顯示模塊設(shè)計 ............................................................................................... 26 5 結(jié)論 ...................................................................................................................................... 31 參 考 文 獻 ............................................................................................................................ 32 致謝 .......................................................................................................................................... 33 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 共 33 頁 1 緒論 研究背景 隨著科學(xué)技術(shù)對研究對象的日益精確化，定量化和數(shù)字化，隨著電子計算機的技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)學(xué)模型以成為處理科技領(lǐng)域中各種實際問題的 重要工具。人們在用復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識解決實際問題的過程中，利用了具有代表性的數(shù)學(xué)軟件 MATLAB。現(xiàn)在應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決實際問題，往往要用到復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識并且要進行大量的數(shù)學(xué)計算 [1]。而MATLAB 的使用，就可以使得人們從繁重的計算中解脫出來，把更多的精力投人到對知識的理解和應(yīng)用之中，從而也大大提高了進行數(shù)學(xué)建模的效率。 數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實世界數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué)，在它產(chǎn)生和發(fā)展的歷史長河中，一直是和各種各樣的應(yīng)用問題緊密相關(guān)的。數(shù)學(xué)的特點不僅在于概念的抽象性、邏輯的嚴(yán)密性，結(jié)論的明確性和體系的完整性，而且在于 它應(yīng)用的廣泛性，進入 20世紀(jì)以來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和計算機的日益普及，人們對各種問題的要求越來越精確，使得數(shù)學(xué)的應(yīng)用越來越廣泛和深入，特別是在即將進入 21 世紀(jì)的知識經(jīng)濟時代，數(shù)學(xué)科學(xué)的地位會發(fā)生巨大的變化，它正在從國或經(jīng)濟和科技的后備走到了前沿。經(jīng)濟發(fā)展的全球化、計算機的迅猛發(fā)展，數(shù)學(xué)理倫與方法的不斷擴充使得數(shù)學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)代高科技的一個重要組成部分和思想庫，數(shù)學(xué)已經(jīng)成為一種能夠普遍實施的技術(shù)。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識和能力已經(jīng)成為數(shù)學(xué)教學(xué)的一個重要方面。 數(shù)學(xué)是在實際應(yīng)用的需求中產(chǎn)生的，我們把遇到的實際 問題進行分析，發(fā)現(xiàn)其中的可以用數(shù)學(xué)語言來描述的關(guān)系或規(guī)律，把這個實際問題轉(zhuǎn)化成一個數(shù)學(xué)問題，建立了數(shù)學(xué)模型。但數(shù)學(xué)模型迫切需要一個方便、快捷且功能強大的工具去實現(xiàn)并解決，特別隨著科技的進步，人們在解決問題的時候常常要用到許多比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識和大量的數(shù)據(jù)計算，這無疑加大了人們解決間題的難度，也要耗費更長的時間。而 MATLAB正是在數(shù) 學(xué)計算和大量數(shù)據(jù)處理方面具備其它軟件所不具備的優(yōu)勢，且操作簡單，運算速度快，所以應(yīng)用 MATLAB進行數(shù)學(xué)建模也就大大提高了人們的效率。而且 MATLAB還有很強的繪圖功能，這就可 以使得模型圖象化，使得研究人員對建模成果的優(yōu)劣一目了然，容易進行修正與改進。 MATLAB是當(dāng)前國際上最流行的科學(xué)計算軟件，在數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實驗中得到廣泛的應(yīng)用。目前， MATLAB在全國高校與研究單位正扮演著重要角色，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。 MATLAB是英文 Ma trix Laboratory(矩陣實驗室 )的縮寫，由美國 Mathworks公司開發(fā)。 MATLAB語言是當(dāng)今國際上科學(xué)界（尤其是自動控制領(lǐng)域）最具影響力、也是最有活力的科學(xué)計算軟件。它提供了強大的科學(xué)運算、靈活的程序設(shè)計流程、高質(zhì)量的圖形可視化與界 面設(shè)計、便捷的與其他程序和語言接口的功能。 MATLAB語言在各國的高校與研究單位正扮演著重要的角色。在美國的一些大學(xué)， MATLAB正在成為對數(shù)值線性代數(shù)以及其他一些高等應(yīng)用數(shù)學(xué)課程進行輔助教學(xué)的有益工具。在工程技術(shù)界， MATLAB也被用來解決一些實際課題和數(shù)學(xué)模型問題。而將 MATLAB以用于數(shù)序教學(xué)，不僅可以提高學(xué)生的理解和解題能力，而且可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 33 頁 課題研究現(xiàn)狀 2 0世紀(jì) 80年代末 90年代初 ,世界發(fā)達國家紛紛開始對各自數(shù)學(xué)教育發(fā)展歷程作全面的考察 ,出臺了一系列數(shù)學(xué)教育發(fā)展綱 要和數(shù)學(xué)課程改革藍圖 ,強調(diào)數(shù)學(xué)教育必須重視應(yīng)用 ,培養(yǎng)和提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力已經(jīng)成為國際數(shù)學(xué)教育改革的主旋律。而數(shù)學(xué)建模 (MathematicalModeling)則是一種具有創(chuàng)新性的科學(xué)方法 ,它將現(xiàn)實問題簡化、抽象為一個數(shù)學(xué)問題或數(shù)學(xué)模型 ,利用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法求解社會實際問題。 近半個多世紀(jì)以來，隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)學(xué)的應(yīng)用不僅在工程技術(shù)、自然科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，而且以空前的廣度和深度向經(jīng)濟、金融、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、地質(zhì)、人口、交通等新的領(lǐng)域滲透，所謂 數(shù)學(xué)技術(shù) 已經(jīng)成為當(dāng)代高新 技術(shù)的重要組成部分。 不論是用數(shù)學(xué)方法在科技和生產(chǎn)領(lǐng)域解決哪類實際問題，還是與其它學(xué)科相結(jié)合形成交叉學(xué)科，首要的和關(guān)鍵的一步是建立研究對象的數(shù)學(xué)模型，并加以計算求解。數(shù)學(xué)建模和計算機技術(shù)在知識經(jīng)濟時代的作用可謂是如虎添翼 。 MATLAB是當(dāng)前國際上最流行的科學(xué)計算軟件，在數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實驗中得到廣泛的應(yīng)用。目前， MATLAB在全國高校與研究單位正扮演著重要角色，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣 [2]。 本文的工作及意義 對于基于 Matlab的數(shù)據(jù)分析與建模工具的設(shè)計與實現(xiàn)而言，我覺的最重要的對數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)分析與 處理，利用大量的數(shù)據(jù)反復(fù)計算分析求出數(shù)學(xué)模型的函數(shù)式，連接數(shù)據(jù)庫，由于連接數(shù)據(jù)庫比較麻煩，所以在這我用的是 EXCEL代替數(shù)據(jù)庫，原理是一樣的。利用 MATLAB編寫函數(shù)，編程，分析出建模結(jié)果。到這，也只是做了其中的一部分，而接下來的任務(wù)就是用 Java Builder在 Java程序中調(diào)用 Matlab，在 JDK中的界面元素構(gòu)建用戶界面 ，顯示分析建模的結(jié)果。所以本文的主要工作接納如下： （ 1）查找書籍，資料，理解分析 人口的 馬 得 爾薩斯人口模型和 Logistic模型，以及戰(zhàn)爭模型，為分析建模做好基礎(chǔ)。 （ 2）深入理解這 幾個數(shù)學(xué)模型，分析數(shù)據(jù)與處理。利用大量的數(shù)據(jù)反復(fù)計算分析求出數(shù)學(xué)模型的函數(shù)式。 （ 3）連接 EXCEL數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)入、連接數(shù)據(jù)，分析，編寫函數(shù)，運行，分析顯示出建模結(jié)果。 （ 4）在 MATLAB的高級版本 中，利用 Java Builder在 Java程序中調(diào)用 Matlab豐富的數(shù)值計算資源 ，編譯生成 Java的 CLASS類文件， 在 JDK中的界面元素構(gòu)建用戶界面 ，顯示分析建模的結(jié)果。 這樣一來，本文采用現(xiàn)有的成熟的建模工具中提供的數(shù)據(jù)分析模塊接口來構(gòu)建一個數(shù)據(jù)分析建模工具的原型，提供了一種簡單有效且準(zhǔn)確性高，可以在各種自 主開發(fā)的系統(tǒng)中應(yīng)用的建模方式。省去了大量的編程過程，加深對數(shù)學(xué)建模的印象，使之更加的生動易懂。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 共 33 頁 文章大體結(jié)構(gòu) 本文的大體結(jié)構(gòu)如下： 第一章 緒論 。介紹本文的研究背景和目的，以及方案的選擇原理、結(jié)構(gòu)、特點和依據(jù)，并給出文章的大體結(jié)構(gòu)。 第二章 需求分析，并給出大概的總體設(shè)計，給出數(shù)學(xué)模型的分析過程，對運行環(huán)境給出解釋和說明，做好充分的前提準(zhǔn)備，為分步設(shè)計做好準(zhǔn)備。 第三章 分步設(shè)計系統(tǒng)，首先給出 MATLAB 下數(shù)據(jù)分析、建模的結(jié)果。編譯工程給出 CLASS 類文件，然后在 MCR 環(huán)境下利用 JDK 構(gòu)建用戶界 面，脫離 MATLAB 執(zhí)行，給出最后的實現(xiàn)結(jié)果。 最后對本文所作的工作做了總結(jié)，指出存在的問題，提出了進一步研究方向。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 共 33 頁 2 需求分析 為了實現(xiàn)系統(tǒng)，首先我們要做的是需求分析，在對系統(tǒng)大概的做分析，給出詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型的解釋，為第三步做好準(zhǔn)備。 總體要求 本文所闡述的系統(tǒng)分成兩部分，一部分是數(shù)學(xué)模型和 MATLAB 的部分，另一部分是JAVA 調(diào)用 MATLAB 顯示建模分析結(jié)果的部分，所以在下面的描述中，我們也要相應(yīng)的分為兩部分來說明。 性能需求 MATLAB 介紹和發(fā)展 MATLAB 名字由 MATrix 和 LABoratory 兩詞的前三個字母組合而成。那是 20世紀(jì)七十年代后期的事：時任美國新墨西哥大學(xué)計算機科學(xué)系主任的 Cleve Moler 教授出于減輕學(xué)生編程負(fù)擔(dān)的動機，為學(xué)生設(shè)計了一組調(diào)用 LINPACK 和 EISPACK 庫程序的 “通俗易用 ”的接口，此即用 FORTRAN 編寫的萌芽狀態(tài)的 MATLAB 。 經(jīng)幾年的校際流傳，在 Little 的推動下，由 Little 、 Moler 、 Steve Bangert 合作 ，于 1984 年成立了 MathWorks 公司，并把 MATLAB 正式推向市場。從這時起， MATLAB 的內(nèi)核采用 C 語言編寫，而且除原有的數(shù)值計算能力外，還新增了數(shù)據(jù)圖視功能。 MATLAB 以商品形式出現(xiàn)后，僅短短幾年，就以其良好的開放性和運行的可靠性，使原先控制領(lǐng)域里的封閉式軟件包（如英國的 UMIST ，瑞典的 LUND 和 SIMNON ，德國的 KEDDC ）紛紛淘汰，而改以 MATLAB 為平臺加以重建。在時間進入 20 世紀(jì)九十年代的時候， MATLAB 已經(jīng)成為國際控 制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計算軟件。 到九十年代初期，在國際上 30 幾個數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中， MATLAB 在數(shù)值計算方面獨占鰲頭，而 Mathematica 和 Maple 則分居符號計算軟件的前兩名。 Mathcad 因其提供計算、圖形、文字處理的統(tǒng)一環(huán)境而深受中學(xué)生歡迎。 MathWorks 公司于 1993 年推出 版本，從此告別 DOS 版。 版在繼承和發(fā)展其原有的數(shù)值計算和圖形可視能力的同時，出現(xiàn)了以下幾個重要變化： （ 1 ）推出了 SIMULINK 。 這是一個交互式操作的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境。它的出現(xiàn)使人們有可能考慮許多以前不得不做簡化假設(shè)的非線性因素、隨機因素，從而大大提高了人們對非線性、隨機動態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)知能力。 （ 2 ）開發(fā)了與外部進行直接數(shù)據(jù)交換的組件，打通了 MATLAB 進行實時數(shù)據(jù)分析、處理和硬件開發(fā)的道路。 （ 3 ）推出了符號計算工具包。 1993 年 MathWorks 公司從加拿大滑鐵盧大學(xué)購得 Maple 的使用權(quán)，以 Maple 為 “引擎 ”開發(fā)了 Symbolic Math Toolbox 。 MathWorks 公司此舉加快結(jié)束了國際上數(shù)值計算、符號計算孰優(yōu)孰劣的長期爭論，促成了兩種計算的互補發(fā)展新時代。 （ 4 ）構(gòu)作了 Notebook 。 MathWorks 公司瞄準(zhǔn)應(yīng)用范圍最廣的 Word ，運用 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 33 頁 DDE 和 OLE ，實現(xiàn)了 MATLAB 與 Word 的無縫連接，從而為專業(yè)科技工作者創(chuàng)造了融科學(xué)計算、圖形可視、文字處理于一體的高水準(zhǔn)環(huán)境。 1997 年春， 版問世，緊接著是 、 ，以及和 1999 年春的 版。與 相比，現(xiàn)今的 MATLAB 擁有更豐富的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)、更友善的面向?qū)ο?、更加快速精良的圖形可視、更廣博的數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)分析資源、更多的應(yīng)用開發(fā)工具。（關(guān)于 的特點下節(jié)將作更詳細(xì)的介紹。） 誠然，到 1999 年底， Mathematica 也已經(jīng)升到 版，它特別加強了以前欠缺的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理能力。 Mathcad 也趕在 2021 年到來之前推出了 Mathcad 2021 ，它購買了 Maple 內(nèi)核和庫的部分使用權(quán)，打通了與 MATLAB 的接口，從而把其數(shù)學(xué)計算能 力提高到專業(yè)層次。但是，就影響而言，至今仍然沒有一個別的計算軟件可與 MATLAB 匹敵。 在歐美大學(xué)里，諸如應(yīng)用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計、自動