基于蚁群算法的桌球运动态势研究

韩良子

(沈阳航空航天大学 体育部,辽宁 沈阳 110136)

桌球运动是四大绅士运动之一,不仅具备文化传承的作用,而且能够在育人、社交以及休闲等方面起到巨大的作用.目前,参与桌球运动的人越来越多,参与桌球竞赛的职业选手也突破了6500万.2020年,桌球项目有希望成为奥运会的比赛项目.斯诺克排名赛是桌球运动的顶级赛事,得到媒体的普遍关注.北京、上海等城市的桌球俱乐部数量也与日俱增.桌球运动在竞技体育、大众体育以及学校教育方面都有了长足的发展.桌球运动在中国发展的同时,却没有起到应有的作用.大部分年轻人仅仅会打桌球,但是并不了解桌球运动的内涵,因此,需要对桌球运动的态势进行系统的研究,深入地剖析其内涵,充分地理解桌球运动实质,从而能够扩展桌球运动的文化空间,促进桌球运动的极大发展.由于桌球运动的态势影响因素很多,因此,需要选择有效的算法对其进行分析,蚁群算法是依据蚂蚁觅食的行为特征提出的一种智能算法,具有非常好的鲁棒性和适应性,因此,利用该算法进行桌球态势分析是切实可行的.

1 我国桌球运动的发展现状

我国桌球运动处于一个动态的发展过程,不仅受到外界因素的影响,而且也存在自身的发展规律,主要从竞技体育、大众体育和学校教育三个方面阐述我国桌球运动发展现状.

(1)竞技体育方面桌球的发展现状

我国桌球运动的群众基础不断壮大,中国桌球协会成立以后,桌球运动得到了规范的管理和合理的发展.桌球运动的职业化和九球桌球的竞技体育使桌球运动产生了一个质的飞跃.自从丁俊晖在斯诺克夺冠以后,明星效益使桌球运动得到了大众的关注,桌球运动后背人才的培养、桌球竞赛的报道、桌球科技纷纷出现,桌球运动的规划也进入了更深的层次,通过竞技体育实现桌球运动的中国化引起了各界人士的大讨论.我国桌球竞技体育有了较大的发展,各大桌球竞赛的排名我国都名列前茅,我国桌球竞技体育已经和国际接轨[1].

(2)大众体育方面桌球的发展现状

在媒体的大力宣传下,桌球已经进入了大众的视野,大众桌球进入了最早的快速发展阶段.桌球运动作为大众体育在北方不断流行,和竞技体育同步发展,桌球俱乐部的数量也不断增多,桌球产业也不断兴起,桌球器材的销售量也不断增加.但是随着桌球运动的寒流,一些桌球俱乐部纷纷倒闭,一个桌球器材销售企业濒临倒闭.之后,在明星效应的影响下,桌球运动又恢复了发展,参与桌球运动的人剧增,桌球俱乐部又掀起了新的热潮,桌球器材的生产与销售产业也迎来了新机遇,大众桌球竞赛也不断增加.桌球大众体育的发展同时也推动了其竞技体育的发展,桌球体育产业蓬勃发展.桌球大众体育正从盲目状态向规划管理转变,正朝着多样化的方向发展.

(3)桌球的学校教育

随着桌球大众体育和竞技体育的快速发展,桌球的学校教育也处于蓬勃发展的阶段,一些高校纷纷成立桌球协会,也有一些高校开设了桌球选修课,北京体育大学设置了桌球专业.在青少年中,桌球比赛也渐渐地多了起来.桌球教育从大学到中小学都得到了关注,通过学校教育能够提高学生学习桌球的兴趣,确保学生的身心健康[2].

2 桌球运动发展的影响因素

影响桌球运动发展的因素较多,归纳起来主要包括经济因素、政策因素和人才培养因素,具体体现如下：

(1)经济因素

目前,奥运项目一直受到国家的重视,而对于桌球运动属于非奥运项目,因此,桌球运动的发展不是很乐观.一些地方举办的桌球比赛,基本上没有电视台和媒体报道,不能得到有效的宣传,桌球比赛就缺乏关注.而关注度不好,一些企业无法从投资过程中获得利益,因此缺乏投资的热情,桌球的职业化发展也受到限制.在一段时间里,桌球运动止步不前,甚至产生了萎靡的状况[3].

一些地方政府并没有设置专项的桌球项目拨款,桌球运动缺乏经费支持,桌球运动的场地费和裁判员的收入也非常有限.对于一些职业裁判员,甚至无法维持正常生活,长此以往,职业裁判员的培养也遇到了较大的瓶颈.由于受场地、桌球比赛器材等因素的制约,桌球比赛通常在比较小的场馆举办,观看比赛的人数也不多,从而导致票房收入过少,赞助商也无法获得收益,因此,不愿意投资桌球比赛.此外桌球的转播率不高,赞助商无法获得所需的宣传效果,这样就使赞助商不愿意投资桌球比赛,从而导致桌球运动员的奖金也就没有着落.

经费不足使桌球运动员缺少专门的训练费用,一些专门的训练场地无经费建设,在经济的压力下,一些桌球运动员只能另找出路,一些职业桌球运动员成为了桌球厅的陪练或者从事赌球,从而使桌球人才大量流失,不利于桌球运动的发展.一些地方没有制定完善的桌球运动发展计划.有些桌球运动员经过努力获得各级比赛的冠军,但没有获得丰厚的物质奖励,甚至以后的就业和生活也没有保障,因此,桌球运动员参与竞技比赛的积极性受到较大的打击.

(2)政策因素

目前,我国提出的“奥运争光计划”和“全民健身计划”使奥运项目备受青睐,一些地区只以获取奥运冠军为目的,大力发展奥运项目,而对于非奥运项目的桌球运动,没有得到足够的重视.

桌球通常被认为属于文化娱乐项目,桌球厅的营业税也比较高,一些桌球厅的收支失衡,甚至被迫倒闭,这样极其不利于桌球运动的发展,体育部门只负责桌球比赛,却没有管理权,从而不利于桌球运动的快速发展.

(3)人才培养因素

随着经济的飞速发展,社会竞争日趋激烈,高考制度使社会上“重文轻武”的理念根深蒂固,很多家长希望孩子能够通过努力学习考上理想的大学.一些文化课成绩较差的考生可以通过体育特长生的方式考上重点大学,但是目前还没有任何一个高校招生桌球专项特长生,因此,桌球人才培养力度不够,桌球人才储备不足.

3 蚁群算法的基本原理

将蚁群算法应用于桌球运动态势分析,假设每个变量都可以划分为N个部分,每个变量都有N+1个节点,这样n个变量就有(N+1)×n个节点.当蚂蚁从第一个变量移动到第n个变量时,线索集就形成了,该集合就是目标函数的状态空间解集.空间解集中的元素xj可以利用如下的公式计算[4]：

(1)

对于第k只蚂蚁,第j个向量的第i个节点的状态转移概率可以利用如下的公式进行计算：

(2)

(3)

(4)

为了能够提高搜索速度,避免优化方案中的局部最优情况,信息素的挥发系数可以利用如下的式子进行更新：

(5)

桌球运动态势蚁群分析算法流程如下所示：

步骤3:将不同的变量划分为N个部分,每个变量包括N+1个节点,每个部分的长度可以通过如下的公式进行计算：

(6)

步骤4：如果满足条件max{hj|j=1,2,…,n}<ε,其中ε表示最小阈值,此时算法结束,得到了优化解,其表达式如下所示：

(7)

否则,返回步骤5.

步骤5: 第k只蚂蚁可以根据式(6)和式(7)选择下一个节点.

步骤6: 计算目标函数值,信息素可以根据式(8)和式(9)进行更新.

步骤7:k=k+1,如果满足条件k

(8)

(9)

式中,j=1,2,…,n,迭代次数加1,然后返回步骤3.

4 实例研究

为了验证蚁群算法在桌球运动态势分析中的有效性,以某市为例研究其桌球运动的发展态势,通过收集该市2010-2016年桌球参赛手册等资料,通过网络图书馆查询相关资料,查询文献50篇.同时通过电话和亲自拜访等方式进行专家访谈,专家主要是由经验丰富的桌球运动员、桌球教练员和桌球运动相关的权威专家组成.向本地桌球运动员发放问卷100份,回收问卷95份,回收率95%,获得了2010-2016年桌球运动相关的真实数据,从而保证桌球运动态势分析的真实准确性,以2010-2016年的数据样本为基础,利用蚁群算法预测未来几年桌球运动的发展态势.

(1)桌球运动队伍态势

利用蚁群算法对桌球运动态势进行分析,获得了本地桌球运动队伍的发展态势,分析结果见表1.

从表1的桌球运动队伍态势分析结果可以看出,未来的几年,职业桌球队、民间桌球队以及高校桌球队都基本上是逐年增多,规模不断扩大,表明本地的竞技桌球、大众桌球以及学校桌球教育都会有一个长足的进步.

(2)桌球器材的发展态势预测结果见表2.

从表2可以看出,在未来的几年里桌球器材的质量逐年提升,桌球器材质量的提升能够直接促进桌球运动的快速发展,表明,桌球运动将逐步被人们重视.同时也可以看到桌球器材质量的提升需要一个较长的过程,良好率仍然不是很高,一些桌球器材仍然不符合标准,球台的水平度和平整度、桌球的柔韧度等都有待提高.因此,应该加强桌球厅的规范管理,促进桌球运动的快速发展.

(3)桌球运动参与人数的发展态势

参与桌球运动的人数发展态势预测结果见表3.

表1 桌球运动队伍的发展态势

表2 桌球运动的发展态势

表3 桌球运动的参与人数发展态势

从表3的态势预测结果可以看出,随着时间的延长,专业运动员、培训班学员和普通桌球爱好者逐年增多,但是主要还是以专业运动员为主,桌球的普通爱好者比较少,说明群众对桌球运动的认可度还不高,桌球运动的群众基础比较薄弱,需要进一步加强.

5 结 论

桌球运动正处于发展阶段,在发展的同时也存在着一些问题急需解决.将遗传算法应用于桌球运动的态势分析,从而能够发掘桌球运动的发展规律,通过仿真分析表明,在未来的几年里桌球运动从人数和器材等方面会不断提升,通过态势分析能够寻球桌球运动的管理模式,促进桌球运动的不断发展.