2022亚太杯数学建模E题（1月补赛）

占个位置吧，更新E题的详细思路代码，文章末尾名片获取！ABC题已更新

持续为更新参考思路

E题思路分析：

第一问都是一些基础的数据分析问题，使用题目给出的数据稍加整理归纳即可得出结论。

E题给了4张表格数据，

第一张表是世界1938-2022年全球核武器扩散情况表，共有三栏，分别列出了 考虑拥有核武器、正在追求核武器和已经拥有核武器的国家数量。

第二张表是10个主要拥核国家从1945到2022年的核武数量情况。 第三张表是8个主要拥核国家从1945到2019年的核试验次数。

第四张表是全球所有198个国家从1938到2022年对核武器的需求意愿情况(0 -不考虑，1-考虑拥有核武器，2-正在研发核武器，3- 已拥有)

1.基本数据分析

a)哪些国家曾经拥有过核武器?

这个问题只要分析题目给出的最后一张表，筛选出status曾经为3的国家 即可，共10个国家(中、美、英、法、俄、印度、巴基斯坦、以色列、朝鲜、 南非) (题目说是曾经拥有过，所以南非也要算进去)。

可以通过“核武测试”和“核武拥有”两个指标来度量⼀个国家是否拥有核武，可以对已经进⾏过“核武测试”和“核武拥有”的国家进⾏可视化展⽰（柱状图，折线图），最后给出结果。

b)在过去20年里，哪个国家的核武器储备减少或增加最多?

这个问题只要分析第二张表，比较各个拥核国家2002年到2022年核武器 数量变化趋势即可。显然只要看美俄两个国家即可，其他的连零头都比不上，美国核武数量从2002年的10457减少到2022年的3708个，共减少6749个，减 少了64 .5%,俄罗斯核武器数量从10114个减少到4477个，共减少5637个，减 少了55.7%。显然无论从数量还是比率来说都是美国减少的最多。

c)哪五年核武器试验次数最多?

这个问题只要分析第三 张表，将所有国家的核试验按照年份累加，之后 再按照5年累加排序， 即可筛选出需求的年份时间段。

如图所示，绿色曲线为每年全球核试验次数，红色为之前5年累加次数， 从图中可以看出在1962- 1966这5年的核试验总次数达到422次，为所有年份最高。

d)在过去10年里，哪个国家在核武器研究方面最活跃?

这个问题同样分析第三张表，将每个国家近 10年核试验次数累加排序， 即可得出结论。其中只有朝鲜在近10年做过4次核试验，其他国家近10年没有 做过任何核试验，答案不言而喻。

e)哪个国家从“不考虑核武器”到“拥有核武器”的转变最快?

这个问题分析最后一 张表格，分别计算每个国家状态从0转为3的时间跨 度即可得出结论。结论是拥核的10个国家中美国从1938年的不考虑核武器到 1945年拥有核武器转变最快，历经7年。

2.预测核武器的数量

a)根据附上的数据或你收集的数据，建立一个预测核武器数量的数学模型,并预测未来100年拥有核武器的国家；

b)预测未来100年核武器数量的变化趋势，2123年核武器总数，以及每个国家的核武器数量。

这里虽然说的是核武器，就不能单独说核武器.单纯用核武器的数据去预测，对于已经拥有核武器的国家也许可以做到， 但是对于还没有核武器的国 家一定做不到 . 在现有的关于时间序列的数学模型分析中，当前面的数据均为0时，一般后面预测的结果都应该是0, 这样对于数学理论才是可信的 . 但是这样的预测结果是不符合题目要求的.

那么，也就是说，不能单纯使用时间序列对自己进行预测，我们需要其他的额外数据进行操作. 其中包括经济实力，工业基础等 . 此处，我们需要明确指出，在我们的数学模型建立过程中，必须排除政治因素对模型产生的影响. 这里的预测类似于中国城市是否修建地铁. 当某个国家的各方面到达一定程度了，  那么就可能拥有核武器. 在搜集各国家过往的经济实力和工业基础的数据之后，对各个国家未来的各方面数据进行预测，最后通过多元回归或者使用神经网络等方式判断是否会拥有核武器. 当然，为了简化数据，我们可以只针对核武器国家，核门槛国家进行数据的搜集，其他拥有核武器  可能性比较低的国家可以进行一定程度的假设忽略. (不存在由于全国性的突发 事件，导致某个国家在短时间内快速崛起，并使经济实力，工业基础等快速提升较大水平.)

实际上， 我们在模型的建立以及改进与推广中， 可能需要提到更多的事 情 . 在1996年9月10日在联合国大会通过《全面禁止核试验条约》, 宗旨为全 面禁止核武器试验爆炸及其他任何核爆炸，有效促进全面防止核武器扩散及核 裁军进程，从而增进国际和平与安全。在签署条约之后， 缔约国承诺不进行、 导致、鼓励或以任何方式参与进行任何核武器试验爆炸或任何其他核爆炸，并承诺在其管辖或控制下的任何地方禁止和防止任何此种核爆炸。所以，在1996年之后， 只有少数几个国家还进行过核武器的测试， 一 定程度上，这使得核武器的研发要困难很多.

所以，你可以考虑1996年以前的数据对现在的预测时没有效果的， 因为研发的难度不在一个等级. 在建立训练集或者其他样本集时，将1996年之前  的数据排除在外. 但是，你也可以考虑，对于一些国家并不遵守该条约， 或者不为缔约国， 因此，可能会造成新的问题。

附上一部分代码：

for i = 1:TotalContryNum
    for j = 1:TotalYear
        year_test(j,1) = 1944+j;
        year_test(j,2) = year_test(j,2) + Data_cell{(i-1)*TotalYear+j,4};
    end
end
for i=5:TotalYear
    year_test(i,3) = sum(year_test(i-4:i,2));
end
figure(1)
X_p = year_test(:,1)';
Y_p = year_test(:,2)';
Z_p = year_test(:,3)';
plot(X_p,Y_p,'g-','linewidth',1)
hold on
plot(X_p,Z_p,'r-','linewidth',1)

axis([min(X_p),max(X_p),0,max(Z_p)]);
xlabel('year','FontSize',15);
ylabel('test','Fontsize',15);
title('Global Nuclear Test Times')

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