2023年江西省研究生数模竞赛

植物的多样性

原题再现

植物作为食物链中的生产者，通过光合作用吸收二氧化碳，制造氧气，同时为其他生物提供食物和栖息地，支持它们的生存。植物在生态系统中还起到防止水土流失、缓解温室效应等作用。因此，植物的多样性有助于维持食物链的稳定、生态平衡以及生物的多样性。
在一片森林中生长着多种植物，不同种类的植物之间存在着不同的关系。请建立数学模型，解决以下问题：
问题1 如果森林中各种植物之间是某一种单一关系，试研究各种植物数量变化的规律，并分析如何保持森林中植物的多样性。
问题2 如果森林中各种植物之间存在几种不同的关系，试研究各种植物数量变化的规律，并分析如何保持森林中植物的多样性。
问题3 现在发现一种外来植物入侵这片森林，导致森林中某些植物数量急剧减少，处于濒临灭绝的危险之中。为了清理这种入侵植物，森林管理部门准备采用某项特别措施（例如：采用焚烧的方式）。请给出这项特别措施的具体实施方案（例如：措施强度、持续时间等），使得在一定时间内，森林中原有植物的规模有所恢复，而不会出现灭绝的风险。

原题理解及分析

首先说一下什么是单一关系，以老师和学生为例，就只有一个叫师生关系，这叫一种单一关系；如果老师和学生还有一层关系，比如说：还有一层亲戚关系，这就不叫一种单一关系了，这叫多种关系。那么如何从植物间的单一关系来探究植物物种丰富度最大化呢？这里你要深思一个问题，就是不管你考虑的植物间的竞争关系还是共生关系，第一问你只考虑不同植物间的一种关系。

在这里插入图片描述

那这题有意思，有趣的地方是在哪呢？一开始让你简单了解一下植物间的关系，然后通过简单的探究让你清楚的掌握植物之间关系都是什么？通过多种植物关系，建立目标规划方程，实现森林的良性内循环，进而得出植物物种丰富度最大化。然后以此为基础，倘如有外来物种入侵，打破了森林的良性内循环，那么如何使植物种群恢复。
这个题不难做，难做的是如何做，能使评委能使老师觉得赏心悦目，能联系实际将生态环境保护、将绿水青山就是金山银山落实，做题谁都可以，但是环境保护你真的多年如一日的践行了么。
数据就按自然规律编呗，我的天
在这里插入图片描述

import pandas
from pandas import DataFrame

#定义查询表头列表
titles=[]
for i in range(1,11,1):
    titles.append('主要植物'+str(i)+'号名称')
#print(titles)

#打开Excel文件
df=pandas.read_excel('植物物种多样性调查.xls','总表',index_col=0,header=0)
#print(df)

#将主要植物1-10号名称各列合并为一个List
name_list=[]
for i in titles:
    for j in df[i].values.tolist():
        name_list.append(j)
#print(name_list)

#利用字典进行物种名称统计
name_dist={
    
    }
for i in name_list:
    if i not in name_dist:
        name_dist[i]=1
    else:
        name_dist[i]+=1

#利用zip和sorted函数进行排序
tuple_list=zip(name_dist.keys(),name_dist.values())
sort = sorted(tuple_list,key=lambda x: x[1],reverse=True)

#输出植物数量最多的前五种植物的List
mask_list=[]
counter=0 #设置计数器
for i in sort:
    mask_list.append(i[0])
    counter+=1
    if counter==5:
        break
print(mask_list)

#输出植物数量最多的前五种植物的详细信息
for i in mask_list:
    mask=df[titles].values==i
    #print(mask)
    df_result=DataFrame(df[mask])
    #print(df_result)
    
    #将每个植物的详细信息保存为csv文件
    filename=i+'.csv'
    df_result.to_csv(filename)