2011年江西理工大学数学建模竞赛题：快速电脑键盘布局的优化设计.doc

2011年江西理工大学数学建模竞赛题目

（请先阅读?“江西理工大学数学建模竞赛论文格式规范”）

快速电脑键盘布局的优化设计

键盘非常悠久，早在1714年，就开始相继有英、美、法、意、瑞士等国家的人发明了各种形式的打字机，最早的键盘就是那个时候用在那些技术还不成熟的打字机上的。直到1868年，“打字机之父”——美国人克里斯托夫·拉森·肖尔斯（ChristopherLathamSholes）获打字机模型专利并取得经营权经营，又于几年后设计出现代打字机的实用形式和首次规范了键盘，即现在的“QWERTY”键盘。

为什么要将键盘规范成现在这样的“QWERTY”键盘按键布局呢？这是因为最初，打字机的键盘是按照字母顺序排列的，而打字机是全机械结构的打字工具，因此如果打字速度过快，某些键的组合很容易出现卡键问题，于是克里斯托夫·拉森·肖尔斯（ChristopherLathamSholes）发明了QWERTY键盘布局，他将最常用的几个字母安置在相反方向，最大限度放慢敲键速度以避免卡键。肖尔斯在1868年申请专利，1873年使用此布局的第一台商用打字机成功投放市场。这就是为什么有今天键盘的排列方式。

QWERTY的键盘按键布局方式非常没效率。比如：大多数打字员惯用右手，但使用QWERTY键盘，左手却负担了57%的工作。两小指及左无名指是最没力气的指头，却频频要使用它们。排在中列的字母，其使用率仅占整个打字工作的30%左右，因此，为了打一个字，时常要上上下下移动指头。

1888年全美举行打字公开比赛，法院速记员马加林按照明确的指法分工展示了他的盲打技术，错误只有万分之三，使在场人惊讶不已，据记载马加林的奖金是500美元,从这以后很多人效仿这种盲打，在美国也开始有了专门培养打字员的学校。

由于盲打技术的出现，使得击键速度足以满足日常工作的需要，然而在60年后（1934年），华盛顿一个叫德沃拉克（Dvorak）的人为使左右手能交替击打更多的单词又发明了一种新的排列方法，这个键盘可缩短训练周期1/2时间，平均速度提高35％。DVORAK键盘布局原则是：1、尽量左右手交替击打，避免单手连击；2、越排击键平均移动距离最小；3、排在导键位置应是最常用的字母。

比DVORAK键盘更加合理、高效的是理连·莫尔特(LillianMalt)发明的MALT键盘。它改变了原本交错的字键行列，并使拇指得到更多使用、使“后退键”（Backspace）及其他原本远离键盘中心的键更容易触到。但MALT键盘需要特别的硬件才能安装到电脑上，所以也没有得到广泛应用。

到了20世纪中期，键盘又多了一个用武之地——作为电脑的基本输入设备。另一方面，至今，“QWERTY”键盘仍然是使用的最多的键盘布局方式，这是一个非常典型的“劣势产品战胜优势产品”的例子。

1）请就上述键盘布局设计案例分析，说明电脑键盘的合理性。

2）请建立键盘键位布局的数学模型，设计一个“快速”录入键盘，用于一些快速录入的场合，并对你设计的键盘进行检验。

3）给电脑键盘设计公司写一篇键盘设计建议报告。

附1：

江西理工大学大学生数学建模竞赛

论文格式规范

论文用白色A4纸单面打印；上下左右各留出至少2.5厘米的页边距；从左侧装订。

论文第一页为封面，包含论文题目，参赛学生姓名和专业。

论文第二页为摘要和关键字。

论文从第二页开始编写页码，页码必须位于每页页脚中部，用阿拉伯数字从“1”开始连续编号。

论文不能有页眉，论文中不能有任何可能显示答题人身份的标志。

论文题目用三号黑体字、一级标题用四号黑体字，并居中。论文中其他汉字一律采用小四号宋体字，行距用1.25倍行距，打印时应尽量避免彩色打印。

提请大家注意：摘要应该是一份简明扼要的详细摘要（包括关键词），在整篇论文评阅中占有重要权重，请认真书写（注意篇幅不能超过一页，且无需译成英文）。全国评阅时将首先根据摘要和论文整体结构及概貌对论文优劣进行初步筛选。

引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料)必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中均明确列出。正文引用处用方括号标示参考文献的编号，如[1][3]等；引用书籍还必须指出页码。参考文献按正文中的引用次序列出，其中书籍的表述方式为：

[编号]作者，书名，出版地：出版社，出版年。

参考文献中期刊杂志论文的表述方式为：

[编号]作者，论文名，杂志名，卷期号：起止页码，出版年。

参考文献中网上资源的表述方式为：

[编号]作者，资源标题，网址，访问时间（年月日）。

本规范的解释权属于江西理工大学数学建模教练组。

附2：

江西理工大学

数学建模竞赛论文答卷

论文题目：

参赛学生：

班级选课学号