基于蟻群算法的桌球運(yùn)動(dòng)態(tài)勢研究

韓良子

(沈陽航空航天大學(xué) 體育部,遼寧 沈陽 110136)

桌球運(yùn)動(dòng)是四大紳士運(yùn)動(dòng)之一,不僅具備文化傳承的作用,而且能夠在育人、社交以及休閑等方面起到巨大的作用.目前,參與桌球運(yùn)動(dòng)的人越來越多,參與桌球競賽的職業(yè)選手也突破了6500萬.2020年,桌球項(xiàng)目有希望成為奧運(yùn)會(huì)的比賽項(xiàng)目.斯諾克排名賽是桌球運(yùn)動(dòng)的頂級(jí)賽事,得到媒體的普遍關(guān)注.北京、上海等城市的桌球俱樂部數(shù)量也與日俱增.桌球運(yùn)動(dòng)在競技體育、大眾體育以及學(xué)校教育方面都有了長足的發(fā)展.桌球運(yùn)動(dòng)在中國發(fā)展的同時(shí),卻沒有起到應(yīng)有的作用.大部分年輕人僅僅會(huì)打桌球,但是并不了解桌球運(yùn)動(dòng)的內(nèi)涵,因此,需要對(duì)桌球運(yùn)動(dòng)的態(tài)勢進(jìn)行系統(tǒng)的研究,深入地剖析其內(nèi)涵,充分地理解桌球運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì),從而能夠擴(kuò)展桌球運(yùn)動(dòng)的文化空間,促進(jìn)桌球運(yùn)動(dòng)的極大發(fā)展.由于桌球運(yùn)動(dòng)的態(tài)勢影響因素很多,因此,需要選擇有效的算法對(duì)其進(jìn)行分析,蟻群算法是依據(jù)螞蟻覓食的行為特征提出的一種智能算法,具有非常好的魯棒性和適應(yīng)性,因此,利用該算法進(jìn)行桌球態(tài)勢分析是切實(shí)可行的.

1 我國桌球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國桌球運(yùn)動(dòng)處于一個(gè)動(dòng)態(tài)的發(fā)展過程,不僅受到外界因素的影響,而且也存在自身的發(fā)展規(guī)律,主要從競技體育、大眾體育和學(xué)校教育三個(gè)方面闡述我國桌球運(yùn)動(dòng)發(fā)展現(xiàn)狀.

(1)競技體育方面桌球的發(fā)展現(xiàn)狀

我國桌球運(yùn)動(dòng)的群眾基礎(chǔ)不斷壯大,中國桌球協(xié)會(huì)成立以后,桌球運(yùn)動(dòng)得到了規(guī)范的管理和合理的發(fā)展.桌球運(yùn)動(dòng)的職業(yè)化和九球桌球的競技體育使桌球運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了一個(gè)質(zhì)的飛躍.自從丁俊暉在斯諾克奪冠以后,明星效益使桌球運(yùn)動(dòng)得到了大眾的關(guān)注,桌球運(yùn)動(dòng)后背人才的培養(yǎng)、桌球競賽的報(bào)道、桌球科技紛紛出現(xiàn),桌球運(yùn)動(dòng)的規(guī)劃也進(jìn)入了更深的層次,通過競技體育實(shí)現(xiàn)桌球運(yùn)動(dòng)的中國化引起了各界人士的大討論.我國桌球競技體育有了較大的發(fā)展,各大桌球競賽的排名我國都名列前茅,我國桌球競技體育已經(jīng)和國際接軌[1].

(2)大眾體育方面桌球的發(fā)展現(xiàn)狀

在媒體的大力宣傳下,桌球已經(jīng)進(jìn)入了大眾的視野,大眾桌球進(jìn)入了最早的快速發(fā)展階段.桌球運(yùn)動(dòng)作為大眾體育在北方不斷流行,和競技體育同步發(fā)展,桌球俱樂部的數(shù)量也不斷增多,桌球產(chǎn)業(yè)也不斷興起,桌球器材的銷售量也不斷增加.但是隨著桌球運(yùn)動(dòng)的寒流,一些桌球俱樂部紛紛倒閉,一個(gè)桌球器材銷售企業(yè)瀕臨倒閉.之后,在明星效應(yīng)的影響下,桌球運(yùn)動(dòng)又恢復(fù)了發(fā)展,參與桌球運(yùn)動(dòng)的人劇增,桌球俱樂部又掀起了新的熱潮,桌球器材的生產(chǎn)與銷售產(chǎn)業(yè)也迎來了新機(jī)遇,大眾桌球競賽也不斷增加.桌球大眾體育的發(fā)展同時(shí)也推動(dòng)了其競技體育的發(fā)展,桌球體育產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展.桌球大眾體育正從盲目狀態(tài)向規(guī)劃管理轉(zhuǎn)變,正朝著多樣化的方向發(fā)展.

(3)桌球的學(xué)校教育

隨著桌球大眾體育和競技體育的快速發(fā)展,桌球的學(xué)校教育也處于蓬勃發(fā)展的階段,一些高校紛紛成立桌球協(xié)會(huì),也有一些高校開設(shè)了桌球選修課,北京體育大學(xué)設(shè)置了桌球?qū)I(yè).在青少年中,桌球比賽也漸漸地多了起來.桌球教育從大學(xué)到中小學(xué)都得到了關(guān)注,通過學(xué)校教育能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)桌球的興趣,確保學(xué)生的身心健康[2].

2 桌球運(yùn)動(dòng)發(fā)展的影響因素

影響桌球運(yùn)動(dòng)發(fā)展的因素較多,歸納起來主要包括經(jīng)濟(jì)因素、政策因素和人才培養(yǎng)因素,具體體現(xiàn)如下：

(1)經(jīng)濟(jì)因素

目前,奧運(yùn)項(xiàng)目一直受到國家的重視,而對(duì)于桌球運(yùn)動(dòng)屬于非奧運(yùn)項(xiàng)目,因此,桌球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展不是很樂觀.一些地方舉辦的桌球比賽,基本上沒有電視臺(tái)和媒體報(bào)道,不能得到有效的宣傳,桌球比賽就缺乏關(guān)注.而關(guān)注度不好,一些企業(yè)無法從投資過程中獲得利益,因此缺乏投資的熱情,桌球的職業(yè)化發(fā)展也受到限制.在一段時(shí)間里,桌球運(yùn)動(dòng)止步不前,甚至產(chǎn)生了萎靡的狀況[3].

一些地方政府并沒有設(shè)置專項(xiàng)的桌球項(xiàng)目撥款,桌球運(yùn)動(dòng)缺乏經(jīng)費(fèi)支持,桌球運(yùn)動(dòng)的場地費(fèi)和裁判員的收入也非常有限.對(duì)于一些職業(yè)裁判員,甚至無法維持正常生活,長此以往,職業(yè)裁判員的培養(yǎng)也遇到了較大的瓶頸.由于受場地、桌球比賽器材等因素的制約,桌球比賽通常在比較小的場館舉辦,觀看比賽的人數(shù)也不多,從而導(dǎo)致票房收入過少,贊助商也無法獲得收益,因此,不愿意投資桌球比賽.此外桌球的轉(zhuǎn)播率不高,贊助商無法獲得所需的宣傳效果,這樣就使贊助商不愿意投資桌球比賽,從而導(dǎo)致桌球運(yùn)動(dòng)員的獎(jiǎng)金也就沒有著落.

經(jīng)費(fèi)不足使桌球運(yùn)動(dòng)員缺少專門的訓(xùn)練費(fèi)用,一些專門的訓(xùn)練場地?zé)o經(jīng)費(fèi)建設(shè),在經(jīng)濟(jì)的壓力下,一些桌球運(yùn)動(dòng)員只能另找出路,一些職業(yè)桌球運(yùn)動(dòng)員成為了桌球廳的陪練或者從事賭球,從而使桌球人才大量流失,不利于桌球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展.一些地方?jīng)]有制定完善的桌球運(yùn)動(dòng)發(fā)展計(jì)劃.有些桌球運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過努力獲得各級(jí)比賽的冠軍,但沒有獲得豐厚的物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì),甚至以后的就業(yè)和生活也沒有保障,因此,桌球運(yùn)動(dòng)員參與競技比賽的積極性受到較大的打擊.

(2)政策因素

目前,我國提出的“奧運(yùn)爭光計(jì)劃”和“全民健身計(jì)劃”使奧運(yùn)項(xiàng)目備受青睞,一些地區(qū)只以獲取奧運(yùn)冠軍為目的,大力發(fā)展奧運(yùn)項(xiàng)目,而對(duì)于非奧運(yùn)項(xiàng)目的桌球運(yùn)動(dòng),沒有得到足夠的重視.

桌球通常被認(rèn)為屬于文化娛樂項(xiàng)目,桌球廳的營業(yè)稅也比較高,一些桌球廳的收支失衡,甚至被迫倒閉,這樣極其不利于桌球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展,體育部門只負(fù)責(zé)桌球比賽,卻沒有管理權(quán),從而不利于桌球運(yùn)動(dòng)的快速發(fā)展.

(3)人才培養(yǎng)因素

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,社會(huì)競爭日趨激烈,高考制度使社會(huì)上“重文輕武”的理念根深蒂固,很多家長希望孩子能夠通過努力學(xué)習(xí)考上理想的大學(xué).一些文化課成績較差的考生可以通過體育特長生的方式考上重點(diǎn)大學(xué),但是目前還沒有任何一個(gè)高校招生桌球?qū)ｍ?xiàng)特長生,因此,桌球人才培養(yǎng)力度不夠,桌球人才儲(chǔ)備不足.

3 蟻群算法的基本原理

將蟻群算法應(yīng)用于桌球運(yùn)動(dòng)態(tài)勢分析,假設(shè)每個(gè)變量都可以劃分為N個(gè)部分,每個(gè)變量都有N+1個(gè)節(jié)點(diǎn),這樣n個(gè)變量就有(N+1)×n個(gè)節(jié)點(diǎn).當(dāng)螞蟻從第一個(gè)變量移動(dòng)到第n個(gè)變量時(shí),線索集就形成了,該集合就是目標(biāo)函數(shù)的狀態(tài)空間解集.空間解集中的元素xj可以利用如下的公式計(jì)算[4]：

(1)

對(duì)于第k只螞蟻,第j個(gè)向量的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率可以利用如下的公式進(jìn)行計(jì)算：

(2)

(3)

(4)

為了能夠提高搜索速度,避免優(yōu)化方案中的局部最優(yōu)情況,信息素的揮發(fā)系數(shù)可以利用如下的式子進(jìn)行更新：

(5)

桌球運(yùn)動(dòng)態(tài)勢蟻群分析算法流程如下所示：

步驟3:將不同的變量劃分為N個(gè)部分,每個(gè)變量包括N+1個(gè)節(jié)點(diǎn),每個(gè)部分的長度可以通過如下的公式進(jìn)行計(jì)算：

(6)

步驟4：如果滿足條件max{hj|j=1,2,…,n}<ε,其中ε表示最小閾值,此時(shí)算法結(jié)束,得到了優(yōu)化解,其表達(dá)式如下所示：

(7)

否則,返回步驟5.

步驟5: 第k只螞蟻可以根據(jù)式(6)和式(7)選擇下一個(gè)節(jié)點(diǎn).

步驟6: 計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值,信息素可以根據(jù)式(8)和式(9)進(jìn)行更新.

步驟7:k=k+1,如果滿足條件k

(8)

(9)

式中,j=1,2,…,n,迭代次數(shù)加1,然后返回步驟3.

4 實(shí)例研究

為了驗(yàn)證蟻群算法在桌球運(yùn)動(dòng)態(tài)勢分析中的有效性,以某市為例研究其桌球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展態(tài)勢,通過收集該市2010-2016年桌球參賽手冊等資料,通過網(wǎng)絡(luò)圖書館查詢相關(guān)資料,查詢文獻(xiàn)50篇.同時(shí)通過電話和親自拜訪等方式進(jìn)行專家訪談,專家主要是由經(jīng)驗(yàn)豐富的桌球運(yùn)動(dòng)員、桌球教練員和桌球運(yùn)動(dòng)相關(guān)的權(quán)威專家組成.向本地桌球運(yùn)動(dòng)員發(fā)放問卷100份,回收問卷95份,回收率95%,獲得了2010-2016年桌球運(yùn)動(dòng)相關(guān)的真實(shí)數(shù)據(jù),從而保證桌球運(yùn)動(dòng)態(tài)勢分析的真實(shí)準(zhǔn)確性,以2010-2016年的數(shù)據(jù)樣本為基礎(chǔ),利用蟻群算法預(yù)測未來幾年桌球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展態(tài)勢.

(1)桌球運(yùn)動(dòng)隊(duì)伍態(tài)勢

利用蟻群算法對(duì)桌球運(yùn)動(dòng)態(tài)勢進(jìn)行分析,獲得了本地桌球運(yùn)動(dòng)隊(duì)伍的發(fā)展態(tài)勢,分析結(jié)果見表1.

從表1的桌球運(yùn)動(dòng)隊(duì)伍態(tài)勢分析結(jié)果可以看出,未來的幾年,職業(yè)桌球隊(duì)、民間桌球隊(duì)以及高校桌球隊(duì)都基本上是逐年增多,規(guī)模不斷擴(kuò)大,表明本地的競技桌球、大眾桌球以及學(xué)校桌球教育都會(huì)有一個(gè)長足的進(jìn)步.

(2)桌球器材的發(fā)展態(tài)勢預(yù)測結(jié)果見表2.

從表2可以看出,在未來的幾年里桌球器材的質(zhì)量逐年提升,桌球器材質(zhì)量的提升能夠直接促進(jìn)桌球運(yùn)動(dòng)的快速發(fā)展,表明,桌球運(yùn)動(dòng)將逐步被人們重視.同時(shí)也可以看到桌球器材質(zhì)量的提升需要一個(gè)較長的過程,良好率仍然不是很高,一些桌球器材仍然不符合標(biāo)準(zhǔn),球臺(tái)的水平度和平整度、桌球的柔韌度等都有待提高.因此,應(yīng)該加強(qiáng)桌球廳的規(guī)范管理,促進(jìn)桌球運(yùn)動(dòng)的快速發(fā)展.

(3)桌球運(yùn)動(dòng)參與人數(shù)的發(fā)展態(tài)勢

參與桌球運(yùn)動(dòng)的人數(shù)發(fā)展態(tài)勢預(yù)測結(jié)果見表3.

表1 桌球運(yùn)動(dòng)隊(duì)伍的發(fā)展態(tài)勢

表2 桌球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展態(tài)勢

表3 桌球運(yùn)動(dòng)的參與人數(shù)發(fā)展態(tài)勢

從表3的態(tài)勢預(yù)測結(jié)果可以看出,隨著時(shí)間的延長,專業(yè)運(yùn)動(dòng)員、培訓(xùn)班學(xué)員和普通桌球愛好者逐年增多,但是主要還是以專業(yè)運(yùn)動(dòng)員為主,桌球的普通愛好者比較少,說明群眾對(duì)桌球運(yùn)動(dòng)的認(rèn)可度還不高,桌球運(yùn)動(dòng)的群眾基礎(chǔ)比較薄弱,需要進(jìn)一步加強(qiáng).

5 結(jié) 論

桌球運(yùn)動(dòng)正處于發(fā)展階段,在發(fā)展的同時(shí)也存在著一些問題急需解決.將遺傳算法應(yīng)用于桌球運(yùn)動(dòng)的態(tài)勢分析,從而能夠發(fā)掘桌球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展規(guī)律,通過仿真分析表明,在未來的幾年里桌球運(yùn)動(dòng)從人數(shù)和器材等方面會(huì)不斷提升,通過態(tài)勢分析能夠?qū)で蜃狼蜻\(yùn)動(dòng)的管理模式,促進(jìn)桌球運(yùn)動(dòng)的不斷發(fā)展.