本書是作者近年來在雙邊匹配領(lǐng)域的主要研究成果,主要內(nèi)容包括四部分:第一部分是第一章緒論,主要介紹了雙邊市場、雙邊匹配及其起源和發(fā)展歷程;第二部分是第二章雙邊匹配相關(guān)文獻(xiàn)評述,這部分從現(xiàn)實(shí)典型行業(yè)領(lǐng)域中的雙邊匹配問題、雙邊匹配典型算法和基于不同優(yōu)化目標(biāo)的雙邊匹配方法三個(gè)視角,系統(tǒng)地對雙邊匹配已有研究成果進(jìn)行了總結(jié)和評述;第三部分是第三章到第七章,這部分是本書的主要研究內(nèi)容,分別研究了基于多指標(biāo)評價(jià)信息的公平穩(wěn)定匹配方法、基于序區(qū)間偏好信息的穩(wěn)定雙邊匹配問題、基于互惠偏好信息的穩(wěn)定雙邊匹配問題、家政服務(wù)人員與雇主的穩(wěn)定雙邊匹配問題以及基于偏好序信息的大規(guī)模一對多穩(wěn)定雙邊匹配問題;第四部分是第八章結(jié)論與展望,對本書主要研究內(nèi)容、貢獻(xiàn)、不足及后續(xù)研究展望進(jìn)行了介紹。
在現(xiàn)實(shí)世界中存在這樣一類決策問題:一方的選擇不僅僅取決于自身的需求,同時(shí)還要受到所選擇事物對自身偏好或態(tài)度的影響,比如在婚戀市場中,方無論自己對某個(gè)異性多么喜歡,如果這個(gè)異性對自己不感興趣那也是徒勞的,如何從大量方中找到相互能接受的異性將是一項(xiàng)有挑戰(zhàn)性的工作。這類問題可歸納為“如何能夠獲得既是我們所選擇的,同時(shí)也是選擇我們的事物”,這類決策問題被稱為雙邊匹配問題。云計(jì)算環(huán)境下計(jì)算資源與計(jì)算任務(wù)匹配問題、大數(shù)據(jù)資源擁有者與需求者之間的交易問題、滴滴打車中乘客與空閑出租車匹配問題、高考錄取中學(xué)生與學(xué)校選擇問題、軟件開發(fā)項(xiàng)目與開發(fā)人員匹配問題等都是典型的雙邊匹配問題。
雙邊匹配問題的研究起源于美國醫(yī)學(xué)院畢業(yè)生尋找實(shí)與醫(yī)院招聘實(shí)的問題。20世紀(jì)初隨著醫(yī)院對實(shí)需求量越來越大,醫(yī)院之間為爭奪實(shí),出現(xiàn)了學(xué)生距離畢業(yè)還有很長時(shí)間而醫(yī)院就與學(xué)生提前簽約的現(xiàn)象,這對學(xué)生正常學(xué)巨大影響。美國醫(yī)學(xué)院協(xié)會介入后給出了的招聘時(shí)間,然而招聘市場又出現(xiàn)了選擇擁擠問題,為解決這一問題美國醫(yī)學(xué)院協(xié)會采用集中化匹配機(jī)制取得了良好的效果。該機(jī)制的操作流程為:醫(yī)學(xué)院畢業(yè)生向美國醫(yī)學(xué)院協(xié)會提交個(gè)人對實(shí)的偏好列表,實(shí)通過對學(xué)生的面試和在校表現(xiàn),向美國醫(yī)學(xué)院協(xié)會提交招收名額和對學(xué)生的偏好列表,美國醫(yī)學(xué)會協(xié)會采用匹配算法對畢業(yè)生與實(shí)行匹配。1962年大衛(wèi)·戈?duì)枺―avid Gale)和勞埃德·沙普利(Lloyd Shapley)從理論上研究了穩(wěn)定婚姻和大學(xué)錄取問題,性地提出了穩(wěn)定匹配的概念,奠定了雙邊匹配的理論基礎(chǔ)。美國哈佛大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)教授埃爾文·羅斯(AlvinE.Roth)從20世紀(jì)80年代對穩(wěn)定匹配理行不斷完善,同時(shí)將穩(wěn)定匹配理論應(yīng)用于解決現(xiàn)實(shí)問題,先后設(shè)計(jì)了美國國家實(shí)匹配項(xiàng)目(National Resident Matching Program,NRMP)中存在成對夫妻的穩(wěn)定匹配算法、紐約市公立學(xué)校入學(xué)匹配系統(tǒng)(New York City Public School Matching System)、波士頓公立學(xué)校入學(xué)匹配系統(tǒng)(Boston’s Public School Matching System)、新英格蘭腎臟交易系統(tǒng)(The New England Program for Kidney Exchange)等。由于在穩(wěn)定匹配理論和市場機(jī)制設(shè)計(jì)方面的貢獻(xiàn),勞埃德·沙普利教授和埃爾文·羅斯教授共同分享了2012年的諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)。
本書是作年來在雙邊匹配領(lǐng)域的主要研究成果,主要內(nèi)括四部分:部分是章緒論,主要介紹了雙邊市場、雙邊匹配及其起源和發(fā)展歷程;第二部分是第二章雙邊匹配相關(guān)文獻(xiàn)評述,這部分從現(xiàn)實(shí)典型行業(yè)領(lǐng)域中的雙邊匹配問題、雙邊匹配典型算法和基于不同優(yōu)化目標(biāo)的雙邊匹配方法三個(gè)視角,系統(tǒng)地對雙邊匹配已有研究成行結(jié)和評述;第三部分是第三章到第七章,這部分是本書的主要研究內(nèi)容,分別研究了基于多指標(biāo)評價(jià)信息的穩(wěn)定匹配方法、基于序區(qū)間偏好信息的穩(wěn)定雙邊匹配問題、基于互惠偏好信息的穩(wěn)定雙邊匹配問題、家政服務(wù)人員與雇主的穩(wěn)定雙邊匹配問題以及基于偏好序信息的大規(guī)模一對多穩(wěn)定雙邊匹配問題;第四部分是第八章結(jié)論與展望,對本書主要研究內(nèi)容、貢獻(xiàn)、不足及后續(xù)研究展行了介紹。本書的研究內(nèi)容一步豐富和發(fā)展雙邊匹配理論與方法,并對解決一些現(xiàn)實(shí)雙邊匹配問題具有一定的指導(dǎo)意義。
本書的研究與出版工作得到了人文社會科學(xué)研究青年項(xiàng)目(項(xiàng)目編號:18YJC630062)和江蘇省智能工廠工程研究中心開放課題的支持資助,也得到了燕山大學(xué)出版社的大力支持。此外,本書在撰寫過程中參考和借鑒了大量國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)<覍W(xué)者的研究成果,在此一并表示衷心的感謝。
本書適合高等院校管理科學(xué)、系統(tǒng)工程、信息科學(xué)等專業(yè)高年級本科生、研究生和教師使用,也可供從事雙邊匹配決策、系統(tǒng)建模與優(yōu)化、市場機(jī)制設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的科研人員使用。
由于作者的科研和能力有限,另外,雙邊匹配決策理論與方法作為一個(gè)新興的學(xué)術(shù)領(lǐng)域其相關(guān)的理論和方法還在不斷發(fā)展和完善之中,書中難免有疏漏之處,懇請相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者批評指正。
第1章緒論
1.1雙邊匹配研究背景
1.1.1雙邊匹配概述
1.1.2雙邊匹配的起源與發(fā)展
1.2雙邊匹配類型
1.2.1一對一雙邊匹配
1.2.2一對多雙邊匹配
1.2.3多對多雙邊匹配
1.3匹配方案的類型·
1.3.1個(gè)體理性匹配
1.3.2穩(wěn)定匹配
1.4雙邊匹配研究的必要性
1.5雙邊匹配問題提煉
1.5.1考慮匹配主體性的雙邊匹配問題
1.5.2基于序區(qū)間偏好信息的雙邊匹配問題
1.5.3基于互惠偏好信息的雙邊匹配問題
1.5.4家政服務(wù)人員與雇主的雙邊匹配問題
1.5.5大規(guī)模雙邊匹配問題
1.6研究內(nèi)容
1.7本書內(nèi)容安排
第2章雙邊匹配相關(guān)文獻(xiàn)評述
2.1典型行業(yè)領(lǐng)域中的雙邊匹配問題·
2.1.1婚戀市場中的雙邊匹配問題
2.1.2醫(yī)院與實(shí)邊匹配問題
2.1.3學(xué)生與學(xué)校雙邊匹配問題
2.1.4人力資源市場中的雙邊匹配問題
2.1.5房交易中的雙邊匹配問題
2.1.6社會資源市場中的雙邊匹配問題
2.1.7技術(shù)、知識與服務(wù)市場中的雙邊匹配問題
2.1.8投融資市場中的雙邊匹配問題.
2.1.9物流服務(wù)市場中的雙邊匹配問題
2.2雙邊匹配經(jīng)典算法·
2.2.1 Gale-Shapley算法
2.2.2 Hospital-Resident算法
2.2.3波士頓算法
2.2.4匈牙利算法
2.2.5大基數(shù)匹配算法
2.2.6大權(quán)匹配算法·
2.3基于不同優(yōu)化目標(biāo)的雙邊匹配方法
2.3.1考慮單一優(yōu)化目標(biāo)的雙邊匹配方法
2.3.2考慮多優(yōu)化目標(biāo)的雙邊匹配方法
2.4本章小結(jié)
第3章基于多指標(biāo)評價(jià)信息的穩(wěn)定匹配方法
3.1研究問題的實(shí)際背景·
3.2符號說明與問題描述
3.3決策思路
3.4雙邊匹配相關(guān)概念
3.5雙邊匹配模型的構(gòu)建
3.6模型求解
3.7算例分析
3.8本章小結(jié)
第4章基于序區(qū)間偏好信息的穩(wěn)定雙邊匹配方法
4.1研究問題的實(shí)際背景
4.2符號說明與問題描述
4.3決策思路
4.4相關(guān)概念
4.5雙邊主體度計(jì)算
4.6多目標(biāo)優(yōu)化模型構(gòu)建
4.7模型求解
4.8算例分析
4.9本章小結(jié)
第5章基于互惠偏好信息的穩(wěn)定雙邊匹配方法
5.1問題的研究背景
5.2考慮雙邊互惠偏好信息的穩(wěn)定匹配方法
5.2.1符號說明與問題描述
5.2.2決策框架
5.2.3概念界定及相關(guān)理論分析
5.2.4雙邊主體滿意度計(jì)算
5.2.5優(yōu)匹配方案的確定
5.2.6算例分析
5.3考慮單邊互惠偏好信息的穩(wěn)定匹配方法
5.3.1符號說明與問題描述
5.3.2研究框架及框架說明
5.3.3相關(guān)概念界定
5.3.4雙邊匹配決策方法
5.3.5算例分析
5.4本章小結(jié)
……
第8章結(jié)論與展望·
8.1本書的主要研究成果及結(jié)論
8.2本書的主要貢獻(xiàn)
8.3本書研究的局限
8.4未來研究工作展望
參考文獻(xiàn)
第1章緒論
1.1雙邊匹配研究背景
1.1.1雙邊匹配概述
在高考錄取中,能去清華大學(xué)或北京大學(xué)等這類大學(xué)讀書是中國考生夢寐以求的,但對大多數(shù)學(xué)生而言這也只能是一個(gè)夢想,因?yàn)檫@些大學(xué)可能對大多數(shù)學(xué)生毫無興趣,他們關(guān)注的往往都是每個(gè)省市的“高考狀元”這一類學(xué)生,但這也不意味著這些大學(xué)可以隨意決定錄用哪個(gè)“高考狀元”,因?yàn)檫@還取決于高考狀元是否對這些大學(xué)感興趣,即考生與高校之間是一種雙向選擇關(guān)系。在畢業(yè)生就業(yè)中,畢業(yè)生對華為、騰訊、、百度等都崇拜,紛紛向這類大公司投簡歷,大多數(shù)情況下這些簡歷猶如泥牛入海,杳無音信;同樣,這些大公司向一些優(yōu)秀畢業(yè)生拋出的橄欖枝也不見得都能被接受,因?yàn)楫厴I(yè)生與企業(yè)之間也是一種雙向選擇關(guān)系。本書將高考錄取、畢業(yè)生就業(yè)等雙向選擇問題所處的市場稱為雙邊市場。
雙邊市場在現(xiàn)實(shí)生活中廣泛存在,如商品買賣交易市場、婚戀市場、投融資市場、人力資源市場、大數(shù)據(jù)交易市場等。在這些雙邊市場中需要關(guān)注的一個(gè)重要問題是如何對市場中的雙邊主行有效匹配,例如,在婚戀市場中,需要根據(jù)男士的要求為其選擇一位合適的女士,同時(shí)也要保證男士能夠滿足該女士的要求,即女士對這位男士也是滿意的;在畢業(yè)生與企業(yè)形成的人力資源市場中,需要為畢他們感興趣的企業(yè),同時(shí)也要為企業(yè)選擇他們所需要的畢業(yè)生。這類雙邊市場不同于傳統(tǒng)的商品市場,商品市場中價(jià)格是決定由誰獲得商品的因素,價(jià)格調(diào)節(jié)著市場的供求關(guān)系,供給價(jià)格等于需求價(jià)格時(shí)的價(jià)格即均衡價(jià)格引導(dǎo)買賣雙方完成交易,而在婚姻市場、人力資源等雙邊市場中,價(jià)格不是決定資源配置的決定因素,例如在婚姻市場,無論男士還是女士選擇對方都不會看哪個(gè)異性出的價(jià)格高就選擇哪個(gè)異性,對方的外貌、學(xué)歷、性格等都是影響選擇的重要因素;在人力資源市場中,畢業(yè)生可能寧愿降低自己對薪資的要求,也要去自己心儀的企業(yè),企業(yè)也不會降低工資招聘一些技能不符合崗位需求的畢業(yè)生,企業(yè)所在的城市、工作未來發(fā)展空間等對于畢業(yè)生而言也是至關(guān)重要的,畢業(yè)生的學(xué)歷、綜合素質(zhì)、工作熱情等也是企業(yè)看重的。
在雙邊市場中,存在由兩類市場主體組成的兩個(gè)不相交主體集合,如男士集合和女士集合,畢業(yè)生集合和企業(yè)集合等,兩個(gè)主體集合中的雙邊主體有供需要求或相互有偏好,并且每個(gè)主體集合中的一個(gè)或多個(gè)主體需要與對方主體集合中的一個(gè)或多個(gè)主行匹配,需要考慮的是如何對兩個(gè)主體集合中的主行匹配以滿足雙邊需求。這類依據(jù)雙邊市場中兩類主體提供的供需信息或偏好信息對兩類主行匹配的問題,通常稱為雙邊匹配問題(Two-sided Matching)[1-1。雙邊匹配可描述為:在雙邊匹配市場中,存在甲方主體集合和乙方主體集合稱之為雙邊主體集合,其中參與匹配的甲方主體集合表示為A=《A1,A2,…,Am},乙方主體集合表示為B={B1,B2,…,B},甲方主體A;給出集合B的一個(gè)子集中所有乙方主體的偏好信息P(A,),乙方主體B;給出集合A的一個(gè)子集中所有甲方主體的偏好信息P(B),匹配中介通過某種決策方法獲得甲方主體和乙方主體的優(yōu)匹配方案μ={(A1,B1),(A2,B,),…,(Am,B,)},t{1,2,…,n),p=1,2,…,m。
雙邊市場及雙邊匹配與傳統(tǒng)商品市場相比,具有以下特點(diǎn):
(1)雙邊匹配是一個(gè)雙向選擇過程,例如,在婚戀市場中,男方對自己選擇的女方有要求,女方對男方也有著自己的條件,只有雙方都符合對方的要求,之間才有可能實(shí)現(xiàn)婚戀關(guān)系,雙邊匹配不是“單相思”而是雙向滿意選擇的過程。
雙邊匹配研究對象具有廣泛性和普遍性,傳統(tǒng)雙邊匹括婚戀匹配、大學(xué)錄取、醫(yī)學(xué)院畢業(yè)生與實(shí)匹配、人員與崗位匹配等年來新興的匹配市場如大數(shù)據(jù)環(huán)境下數(shù)據(jù)交易匹配、云計(jì)算中計(jì)算資源與任務(wù)匹配、共享經(jīng)濟(jì)環(huán)境下資源需求者與資源提供者匹配等。
(2)在雙邊市場中,市場價(jià)格不是確定雙邊主體達(dá)成交易的決定性因素,價(jià)格不再起型作用。例如,在婚戀市場中,無論男方還是女方都不會以對方給出的價(jià)格來選擇自己的婚戀對象,而是要綜合考慮對方的外貌、受教育程度、性格、工作、家庭背景等因素,傳統(tǒng)商品市場中的理論和方法已經(jīng)不能有效解決雙……