基于直觉支持度的对偶犹豫模糊粗糙集模型.pdf
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1、舰 船 电 子 工 程2023 年第 8 期1引言模糊多属性决策是指评估专家处理的数据是以 0,1 模糊数据形式存在的,对相互冲突的多个属性进行综合评价和决策的过程。模糊多属性决策方法作为决策理论的一部分,在舰载安全评估1、信息融合2、中医诊断3、应急管理4等多数应用领域成为重要的数据决策手段。例如舰船动力系统选择供应商时,成本与性能或服务水平就是一对矛盾的属性,既希望成本低廉,又要求性能好、服务及时响应快,专家在做出决策时经常遇到类似情况,必须综合权衡才能做出最优方案。模糊集5和粗糙集6作为两个重要的数学经典理论,在处理不确定性、不精确性问题方面均做出收稿日期:2023年2月10日,修回日期
2、:2023年3月15日基金项目:青海省自然科学基金项目(编号:2021-ZJ-916)资助。作者简介:张瑞丽,女,硕士研究生,讲师,研究方向:模糊决策与聚合算子。马俊,男,博士,教授,博士生导师,研究方向:无线电与智能系统。陈博行,男,博士研究生,研究方向:无线电与智能系统。总第 350 期2023 年第 8 期舰 船 电 子 工 程Ship Electronic EngineeringVol.43 No.8基于直觉支持度的对偶犹豫模糊粗糙集模型张瑞丽1马俊1,2陈博行1(1.青海师范大学计算机学院西宁810008)(2.高原科学与可持续发展研究院西宁810008)摘要支持直觉模糊集多属性决策
3、虽考虑了备选方案的固有属性值评价,也关注如经济能力等决策方的自身支持程度,有效避免了多属性决策中模糊元被均值化的情形,然而面向解决更复杂的现实决策问题时仍显不足。论文将支持度扩展为直觉模糊形式表示,为此提出了直觉支持度对偶犹豫模糊集模型,给出其定义和得分函数。后将粗糙集引入到直觉支持度对偶犹豫模糊环境,构造直觉支持度的对偶犹豫模糊粗糙集模型,定义集合及其上下近似,后讨论该模型的一些性质,并对上下近似集合进行函数拟合,由得分结果排序进行决策。通过对舰船动力系统供应商选择的实例验证了该模型有效性。关键词对偶犹豫模糊集;粗糙集;得分函数;多属性决策;直觉支持度对偶犹豫模糊粗糙集中图分类号TP181;
4、O159DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2023.08.014Fuzzy Rough Set Model of Dual Hesitation Based onIntuition SupportZHANG Ruili1MA Jun1,2CHEN Bohang1(1.School of Computer Science,Qinghai Normal University,Xining810008)(2.Institute of Plateau Science and Sustainable Development,Xining810008)AbstractThe mul
5、ti-attribute decision of support intuitionistic fuzzy set considers the evaluation of the intrinsic attribute value of alternative scheme,but also pays attention to the support degree of decision makers such as economic ability,which effectively avoids the situation of fuzzy elements being averaged
6、in multi-attribute decision making.However,it is still insufficient for solving more complex practical decision-making problems.This paper extends the support degree to intuitionistic fuzzy form representation,and proposes the intuitionistic support dual hesitant fuzzy set model,and gives its defini
7、tion and score function.Finally,therough set is introduced into the dual hesitant fuzzy environment of intuitionistic support,the dual hesitant fuzzy rough set model ofintuitionistic support is constructed,the set and its upper and lower approximations are defined,and some properties of the modelare
8、 discussed.The fitting function of the upper and lower approximation sets is solved,and the decision is made by ranking the scoreresults.The effectiveness of the model is verified by an example of ship power system supplier selection.Key Wordsdual hesitation fuzzy sets,rough set,score function,multi
9、-attribute decision making,intuition support dualhesitation fuzzy rough setsClass NumberTP181,O15971总第350期了重大贡献。模糊集主要用来处理具有非精确和模糊性的数据,粗糙集偏向于属性约简和上下近似的专家判断工作。学者们将两个工具进行结合,形成了一个值得探讨的热门研究方向78。例如文献9 中,Dubois和 Prade于 1989年定义了模糊粗糙集和粗糙模糊集,这提供了一些在这个研究方向的新的研究思路。模糊集由于理论局限性及应用场景不同,随后直觉模糊集10和区间直觉模糊集11,犹豫模糊集12及对
10、偶犹豫模糊集13被相继提出。Nguyen在文献 14 中将模糊数与直觉模糊集相结合来研究support-intuitionistic 模糊集,它指出决策问题会被积极方面(隶属度),消极方面(非隶属度)和支持模糊数三个因素影响,这也是 support-intuitionistic 模糊集的模型的现实意义。杨勇15将support-intuitionistic应用与模糊聚类中,薛占熬等16将其与粗糙集相结合进行多属性决策研究。然而多属性决策17通常影响因素繁多等造成决策比较困难,当决策方对指标值评价存在犹豫不定情况时,显然直觉模糊集无法解决此类问题,且支持度仅依靠单一隶属度表达的精确度也有待提高。
11、对偶犹豫模糊集多属性决策对备选方案固有属性的评价值用隶属度和非隶属度集合表示,本文考虑将这一优势与直觉模糊形式的支持度相结合,提出直觉支持度的对偶犹豫模糊集模型,用来解决就决策方某些自有属性不便与支持属性评价值一起比较的问题,譬如经济能力等属性,此时用直觉支持度来表示。2014年Yang等18给出了犹豫模糊粗糙集的构造性与公理化方法,第一次将犹豫模糊集与粗糙集理论融合,后众多研究者对此提出了各种各样的模糊集或粗糙集的扩展模型,并提供了应用场景1925。而对偶犹豫模糊粗糙集理论及决策方面的研究本就不多,鉴于此,我们继续将粗糙集推广到直觉支持度对偶犹豫模糊环境中,进而构造直觉支持度对偶犹豫模糊粗糙
12、集模型,给出了定义、性质及决策方法,为多属性决策提供了新的理论方法及应用可能。2相关知识本节回顾了对偶犹豫模糊集的定义和运算法则,并约定本文的模糊元扩充方法及模糊元排列次序。定义113设d1=f1g1和d2=f2g2为两个对偶犹豫模糊元,定义的对偶犹豫模糊元的运算法则为1)d1d2=(t)1fd1(t)2fd2(t)1+(t)2-(t)1(t)2(s)1gd1(s)2gd2(s)1(s)22)d1d2=(t)1fd1(t)2fd2(t)1(t)2(s)1gd1(s)2gd2(t)1+(t)2-(s)1(s)2其中(t)1和(t)2分别表示fd1和fd2中的第t个值,t=12ldf,ldf=ma
13、xldfd1ldfd2;(s)1和(s)2分别表示gd1和gd2中的第s个值,s=12ldg,ldg=maxldgd1ldgd2。3)d1d2=()fA(x)gA(x)()fB(x)gB(x)=()fA(x)fB(x)gA(x)gB(x)4)d1d2=()fA(x)gA(x)()fB(x)gB(x)=()fA(x)fB(x)gA(x)gB(x)其中:fA(x)fB(x)=h|hfA(x)fB(x)hmin(f(i)A(x)f(i)B(x)gA(x)gB(x)=h|ggA(x)gB(x)gmax(g(i)A(x)g(i)B(x)fA(x)fB(x)=h|hfA(x)fB(x)hmax(f(i)A
14、(x)f(i)B(x)gA(x)gB(x)=h|ggA(x)gB(x)gmin(g(i)A(x)g(i)B(x)值得注意的是:1)参与逻辑运算的模糊元长度可能不一致,通常做法是延长短模糊数个数使之与长模糊数个数长度相等。考虑到决策者的保守或风险意识不同,本文据以心理因素考虑选用折中法,将平均值模糊数分别补齐到该隶属和非隶属模糊元中。2)规定参与运算的各模糊元素从小到大排列。3直觉支持度对偶犹豫模糊粗糙集本节在上一节的基础上,给出直觉支持对偶犹豫模糊集的定义,利用直觉支持度对偶犹豫模糊关系定义其粗糙集模型,给出该模型的上下近似定义,并引出一些基本性质及其证明。定义2(直觉支持度对偶犹豫模糊集)设
15、X是一个有限非空集合,在X上的直觉支持度对偶犹豫模糊集H定义为H=|xX张瑞丽等:基于直觉支持度的对偶犹豫模糊粗糙集模型72舰 船 电 子 工 程2023 年第 8 期其中f(x)和g(x)都属于01的两个集合,f(x)表示x属于H的可能隶属度,g(x)则表示可能非隶属度,直觉支持度(x)=(x)v(x)以直觉模 糊 数 形 式 定 义,一 般 情 况,我 们 将H=(f(x)g(x)(x)称为直觉支持度对偶犹豫模糊元。当支持度为1时表示100%的支持程度,此时直觉支持度对偶犹豫模糊集退化为对偶犹豫模糊集。定义3(直觉支持度对偶犹豫模糊集)设X为一个固定集合,A和B是X上的两个直觉支持度 对
16、偶 犹 豫 模 糊 集,其 中A=|xX B=|xX则运算规则如下:1)ABxXfA(x)fB(x)gA(x)gB(x)且A(x)B(x)序关系 定义为fA(x)fB(x)f(s)A(x)f(s)B(x)gA(x)gB(x)g(t)A(x)g(t)B(x)其中1sk,1tl,k和l分别对应隶属度和非隶属度集合的元素个数。2)AB=x(fAgA)(fBgB)AB|xX3)AB=x(fAgA)(fBgB)AB|xX4)AB=xi(fAgA)(fBgB)AB5)AB=xi(fAgA)(fBgB)AB以上运算参照对偶犹豫模糊数运算法则。定义 4(直觉支持度对偶犹豫模糊关系)设X和Y是2个非空有限论域,
17、定义在空间X*Y上的直觉支持度对偶犹豫模糊子集,称为从X到Y上的直觉支持度对偶犹豫模糊关系(ISDHF),一般表示为R=(xy)fR(xy)gR(xy)R(xy)|(xy)XY其中fR(xy)01gR(xy)01(xy)X*Y,由直觉模糊集定义知R(xy)为一个直觉模糊数(F(xy),F(xy))。特别地,当X=Y时,直觉支持度对偶犹豫模糊子集R称为X上的一个直觉支持度对偶犹豫模糊关系。定义5(直觉支持度对偶犹豫模糊粗糙集ISDHFRS)设X和Y为两个非空有限集合,R为X到Y上 的 直 觉 支 持 度 对 偶 犹 豫 模 糊 关 系,AISDHF(Y)直觉支持度对偶犹豫模糊粗糙集的下近似-R(
18、A)和上近似R(A)分别定义如下:-R(A)=xf-R(A)(x)g-R(A)(x)-R(A)(x)|xXR(A)=xfR(A)(x)gR(A)(x)R(A)(x)|xX其中:fR(A)(x)=yjYgR(xyj)fA(yj)gR(A)(x)=yjYfR(xyj)gA(yj)f-R(A)(x)=yjYgR(xyj)fA(yj)g-R(A)(x)=yjYfR(xyj)gA(yj)R(A)(x)=(R(A)(x)vR(A)(x)=yjYvR()xyjA()yj yjYR()xyjvA()yj-R(A)(x)=(-R(A)(x)v-R(A)(x)=yjYvR()xyjA()yj yjYR()xyjv
19、A()yj如果-R(A)R(A),称(-R(A)R(A)为A关于R的直觉支持度对偶犹豫模糊粗糙集,否则说明A集合是可以定义的。R=0.30.40.6 0.20.3 0.80.10.40.6 0.20.3 0.40.50.20.30.5 0.10.5 0.50.50.20.4 0.60.3 0.30.6A=举例1 设集合R和A如上,由定义5可得:f-R(A)(x1)=yYgR(x1y)fA(y)=(0.20.30.50.7)(0.20.30.20.4)=0.20.50.30.70.20.20.30.4=0.50.70.20.4=0.20.4g-R(A)x1=yYfR(x1y)gA(y)=(0.3
20、0.40.60.20.3)(0.40.60.30.6)=0.30.20.40.30.60.30.40.30.60.6=0.30.40.60.40.6=0.30.40.6-R(A)(x1)=yYR(x1y)A(y)=0.10.60.50.5=0.60.5=0.5-R(A)(x1)=yYR(x1y)A(y)=0.80.20.40.4=0.20.4=0.4所以-RA(x1)=,同理可自行计算其上近似结果。定理1设二元组(VR)是一个直觉支持度对偶犹豫模糊近似空间,任意的A集合对直觉支持度对偶犹豫模糊集V,在近似空间上的下近似-R(A)与上近似R(A)具有下列性质:1)-R()A=R(A)R()A=-
21、R(A)2)AB-R(A)-R(B)R(A)R(B)3)-R(AB)=-R(A)-R(B)R(AB)=R(A)R(B)73总第350期4)-R(AB)-R(A)-R(B)R(AB)R(A)R(B)证明:1)xX-R(A)(x)=yjUR()xyjA()yj=yjUR()xyjA()yj=yjUR()xyjA()yj=R(A)(x)v-R(A)(x)=yjUR()xyjA()yj=yjUR()xyjA()yj=yjUvR()xyjvA()yj=vR(A)(x)同样地:f-R()A(x)=yVgR(xy)fA(y)=yVgR(xy)gA(y)=fR(A)(x)g-R()A(x)=yVfR(xy)g
22、A(y)=yVfR(xy)fA(y)=gR(A)(x)由以上过程可说明-R()A=R(A),同样道理可证R()A=-R(A)。2)由AB,即xXfA(x)fB(x),gA(x)gB(x)A(x)B(x)vA(x)vB(x)则:f-R(A)(x)=yjVgR(xyj)fA(yj)yjVgR(xyj)fB(yj)=f-R(B)(x)g-R(A)(x)=yjVfR(xyj)gA(yj)yjVfR(xyj)gB(yj)=g-R(B)(x)-R(A)(x)=yjVR()xyjA()yj yjVR()xyjB()yj=-R(B)(x)-R(A)(x)=yjVR()xyjA()yj yjVR()xyjB()
23、yj=-R(B)(x)由上述四个式子可证AB-R(A)-R(B)同理可证ABR(A)R(B)3)对于xXfR(AB)(x)=gyV(xy)fAB(y)=gR(xy)()fA(y)fB(y)=fR(xy)fA(y)fR(xy)fB(y)=jVfR(xyj)fA(yj)jVfR(xyj)fB(yj)=fR(A)(x)fR(B)(x)=fR(A)R(B)(x)gR(AB)(x)=fyV(xy)gAB(y)=fR(xy)()gA(y)gB(y)=fR(xy)gA(y)fR(xy)gB(y)=jVfR(xyj)gA(yj)jVfR(xyj)gB(yj)=gR(A)(x)gR(B)(x)=gR(A)R(B
24、)(x)R(AB)(x)=yjVvR()xyjAB()yj=yjVvR()xyj()A()yjB()yj=yjV()vR()xyjA()yj()vR()xyjB()yj=yjVR()xyjA()yjyjVR()xyjB()yj=R(A)(x)R(B)(x)=R(A)R(B)(x)R(AB)(x)=yjVR()xyjAB()yj=yjVR()xyj()A()yjB()yj=yjV()R()xyjA()yj()R()xyjB()yj=yjVR()xyjA()yjyjVR()xyjB()yj=R(A)(x)R(B)(x)=R(A)R(B)(x)由此得出结论R(AB)=R(A)R(B),同理可证-R(
25、AB)=-R(A)-R(B)。4)当BA时,fR(AB)(x)=yjVgR()xyjfAB()yj=yjVgR()xyj()fA()yjfB()yj yjVgR()xyjfB()yj=fR(B)(x)gR(AB)(x)=yjVfR()xyjgAB()yj=yjVfR()xyj()gA()yjgB()yj yjVfR()xyjgB()yj=gR(B)(x)R(AB)(x)=yjVRv()xyjAB()yjyjVR()xyjAB()yj=yjVR()xyj()A()yjB()yjyjVR()xyj()A()yjB()yjyjVR()xyjB()yj,yjVR()xyjB()yj=R(B)(x)张瑞
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