2011年江西理工大學(xué)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽題：快速電腦鍵盤(pán)布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2011年江西理工大學(xué)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽題目（請(qǐng)先閱讀

“江西理工大學(xué)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽論文格式規(guī)范”）快速電腦鍵盤(pán)布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)鍵盤(pán)非常悠久，早在1714年，就開(kāi)始相繼有英、美、法、意、瑞士等國(guó)家的人發(fā)明了各種形式的打字機(jī)，最早的鍵盤(pán)就是那個(gè)時(shí)候用在那些技術(shù)還不成熟的打字機(jī)上的。直到1868年，“打字機(jī)之父”——美國(guó)人克里斯托夫·拉森·肖爾斯（ChristopherLathamSholes）獲打字機(jī)模型專(zhuān)利并取得經(jīng)營(yíng)權(quán)經(jīng)營(yíng)，又于幾年后設(shè)計(jì)出現(xiàn)代打字機(jī)的實(shí)用形式和首次規(guī)范了鍵盤(pán)，即現(xiàn)在的“QWERTY”鍵盤(pán)。為什么要將鍵盤(pán)規(guī)范成現(xiàn)在這樣的“QWERTY”鍵盤(pán)按鍵布局呢？這是因?yàn)樽畛?，打字機(jī)的鍵盤(pán)是按照字母順序排列的，而打字機(jī)是全機(jī)械結(jié)構(gòu)的打字工具，因此如果打字速度過(guò)快，某些鍵的組合很容易出現(xiàn)卡鍵問(wèn)題，于是克里斯托夫·拉森·肖爾斯（ChristopherLathamSholes）發(fā)明了QWERTY鍵盤(pán)布局，他將最常用的幾個(gè)字母安置在相反方向，最大限度放慢敲鍵速度以避免卡鍵。肖爾斯在1868年申請(qǐng)專(zhuān)利，1873年使用此布局的第一臺(tái)商用打字機(jī)成功投放市場(chǎng)。這就是為什么有今天鍵盤(pán)的排列方式。QWERTY的鍵盤(pán)按鍵布局方式非常沒(méi)效率。比如：大多數(shù)打字員慣用右手，但使用QWERTY鍵盤(pán)，左手卻負(fù)擔(dān)了57%的工作。兩小指及左無(wú)名指是最沒(méi)力氣的指頭，卻頻頻要使用它們。排在中列的字母，其使用率僅占整個(gè)打字工作的30%左右，因此，為了打一個(gè)字，時(shí)常要上上下下移動(dòng)指頭。1888年全美舉行打字公開(kāi)比賽，法院速記員馬加林按照明確的指法分工展示了他的盲打技術(shù)，錯(cuò)誤只有萬(wàn)分之三，使在場(chǎng)人驚訝不已，據(jù)記載馬加林的獎(jiǎng)金是500美元,從這以后很多人效仿這種盲打，在美國(guó)也開(kāi)始有了專(zhuān)門(mén)培養(yǎng)打字員的學(xué)校。由于盲打技術(shù)的出現(xiàn)，使得擊鍵速度足以滿足日常工作的需要，然而在60年后（1934年），華盛頓一個(gè)叫德沃拉克（Dvorak）的人為使左右手能交替擊打更多的單詞又發(fā)明了一種新的排列方法，這個(gè)鍵盤(pán)可縮短訓(xùn)練周期1/2時(shí)間，平均速度提高35％。DVORAK鍵盤(pán)布局原則是：1、盡量左右手交替擊打，避免單手連擊；2、越排擊鍵平均移動(dòng)距離最小；3、排在導(dǎo)鍵位置應(yīng)是最常用的字母。比DVORAK鍵盤(pán)更加合理、高效的是理連·莫爾特(LillianMalt)發(fā)明的MALT鍵盤(pán)。它改變了原本交錯(cuò)的字鍵行列，并使拇指得到更多使用、使“后退鍵”（Backspace）及其他原本遠(yuǎn)離鍵盤(pán)中心的鍵更容易觸到。但MALT鍵盤(pán)需要特別的硬件才能安裝到電腦上，所以也沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。到了20世紀(jì)中期，鍵盤(pán)又多了一個(gè)用武之地——作為電腦的基本輸入設(shè)備。另一方面，至今，“QWERTY”鍵盤(pán)仍然是使用的最多的鍵盤(pán)布局方式，這是一個(gè)非常典型的“劣勢(shì)產(chǎn)品戰(zhàn)勝優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品”的例子。1）請(qǐng)就上述鍵盤(pán)布局設(shè)計(jì)案例分析，說(shuō)明電腦鍵盤(pán)的合理性。2）請(qǐng)建立鍵盤(pán)鍵位布局的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)一個(gè)“快速”錄入鍵盤(pán)，用于一些快速錄入的場(chǎng)合，并對(duì)你設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)進(jìn)行檢驗(yàn)。3）給電腦鍵盤(pán)設(shè)計(jì)公司寫(xiě)一篇鍵盤(pán)設(shè)計(jì)建議報(bào)告。附1：江西理工大學(xué)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽論文格式規(guī)范論文用白色A4紙單面打印；上下左右各留出至少2.5厘米的頁(yè)邊距；從左側(cè)裝訂。論文第一頁(yè)為封面，包含論文題目，參賽學(xué)生姓名和專(zhuān)業(yè)。論文第二頁(yè)為摘要和關(guān)鍵字。論文從第二頁(yè)開(kāi)始編寫(xiě)頁(yè)碼，頁(yè)碼必須位于每頁(yè)頁(yè)腳中部，用阿拉伯?dāng)?shù)字從“1”開(kāi)始連續(xù)編號(hào)。論文不能有頁(yè)眉，論文中不能有任何可能顯示答題人身份的標(biāo)志。論文題目用三號(hào)黑體字、一級(jí)標(biāo)題用四號(hào)黑體字，并居中。論文中其他漢字一律采用小四號(hào)宋體字，行距用1.25倍行距，打印時(shí)應(yīng)盡量避免彩色打印。提請(qǐng)大家注意：摘要應(yīng)該是一份簡(jiǎn)明扼要的詳細(xì)摘要（包括關(guān)鍵詞），在整篇論文評(píng)閱中占有重要權(quán)重，請(qǐng)認(rèn)真書(shū)寫(xiě)（注意篇幅不能超過(guò)一頁(yè)，且無(wú)需譯成英文）。全國(guó)評(píng)閱時(shí)將首先根據(jù)摘要和論文整體結(jié)構(gòu)及概貌對(duì)論文優(yōu)劣進(jìn)行初步篩選。引用別人的成果或其他公開(kāi)的資料(包括網(wǎng)上查到的資料)必須按照規(guī)定的參考文獻(xiàn)的表述方式在正文引用處和參考文獻(xiàn)中均明確列出。正文引用處用方括號(hào)標(biāo)示參考文獻(xiàn)的編號(hào)，如[1][3]等；引用書(shū)籍還必須指出頁(yè)碼。參考文獻(xiàn)按正文中的引用次序列出，其中書(shū)籍的表述方式為：[編號(hào)]作者，書(shū)名，出版地：出版社，出版年。參考文獻(xiàn)中期刊雜志論文的表述方式為：[編號(hào)]作者，論文名，雜志名，卷期號(hào)：起止頁(yè)碼，出版年。參考文獻(xiàn)中網(wǎng)上資源的表述方式為：[編號(hào)]作者，資源標(biāo)題，網(wǎng)址，訪問(wèn)時(shí)間（年月日）。本規(guī)范的解釋權(quán)屬于江西理工大學(xué)數(shù)學(xué)建模教練組。附2：江西理工大學(xué)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽論文答卷論文題目：參賽學(xué)生：班級(jí)選課學(xué)號(hào)姓名聯(lián)系電話班級(jí)選課學(xué)號(hào)