在第二讲的时候提到了所谓的单边市场,也就是一边是人,一边是物的市场。这样的市场,最简单的例子莫过于房屋交易市场。
在这个市场上,每个进入市场的人都有自己的禀赋(endowment),也就是一套房子(总不能让人在市场上交易不成功回去连住的地方都没有吧>_<),然后互相交易。每个人对市场上的所有房子有一个偏好,但是房子不会挑人,随便谁住都可以。
这时候,什么样的匹配是稳定的呢?因为房子不会挑人,也就等同于人对于房子来说是无差异(indifferent)的,而Pairwise Stability中的私奔需要双方都喜欢对方胜过现在的匹配对象,所以我们不能再用PS作为稳定的条件了。
但是,直观上,有一种显然的不稳定的情况:比如说现在有两套房子,一套在海边一套在山里,住在海边房子里的人喜欢爬山,住在山里房子里的人喜欢冲浪,双方对于对方的房子的评价都比自己的房子要高,假定两套房子其他方面都差不多,这时候让他们两个人交换,那么两个人都会得到更好的房子。当然,这个情况可以构造得更复杂,比如说一个城市里的三套房子,分别临近水果店、电玩城和游泳馆,结果房子的住户偏偏讨厌自己临近的这家店,水果店旁的住户喜欢打电玩,电玩城旁的住户喜欢游泳,游泳馆旁的住户喜欢吃水果,那好,三个人轮换一下,正好每个人都得到一个更好的房子。
我们把市场上的一部分人(以及他们的房子)捆绑在一起,称为联盟(Coalition)。在这个市场上的所有匹配中,存在有一种特殊的匹配,无论怎样选择联盟,这个联盟中的人都不能够通过互相交换自己的禀赋房子,使得至少一个人得到的房子比这种匹配给出的更好,这种匹配构成的集合被称为核(Core)。实际上,在双边市场上,所有的稳定匹配也构成了核:无论你选择哪些男生和女生,都不能够通过在他们内部重新匹配,使得每个人都得到更好的配偶。这些稳定匹配满足两个条件,分别是个体理性(Individual Rationality)和配对稳定(Pairwise Stability)。而在单边市场上,核中的匹配同样需要满足两个条件,分别是个体理性和帕累托最优(Pareto Efficient),证明很简单就不再赘述啦。(或者也可以留作课后习题哈哈~)
那么有没有一种方便的办法,像DA那样,只要我们给出有哪些人,有哪些房子,每个人对于房子的偏好,就能够得到一个在核中的匹配呢?答案当然是有的,而这个算法是由DA的提出者之一Gale提出的(虽然1974年提出这个算法的论文是Shapley和Scarf写的),名为Top Trading Cycle Algorithm(中文大概是叫首位交易循环算法,不过好复杂啊还是叫TTC算法好了反正你们都懂得╮(╯▽╰)╭)。
顺便扒一句,其实在匹配理论这一块,Gale和Shapley这两个数学家(主要是数学家吧……像1962年介绍DA的论文和1974年介绍TTC的论文都是发在数学期刊上的)是最有资格拿诺奖的,但是直到20世纪90年代,诺奖才慢慢开始转向博弈论的领域,而稳定匹配理论的获奖一直等到了2012年,若不是Gale老先生于2008年仙逝,他一定有机会分享这份荣誉。Roth作为将匹配理论从数学领域打入经济学领域的第一人,获奖倒也算是实至名归。Shapley获奖并不奇怪,比较奇怪的反而是他并没有因为在合作博弈方面的贡献获奖(比如Shapley Value,这个应该是合作博弈耳熟能详的名词吧)。
TTC算法的流程非常简单粗暴:第一轮,每个人都指向自己最喜欢的那套房子,如果构成了一个圈(A指向B的房子,B指向C的房子,C指向D的房子,等等等等,最后一个人指向A的房子),那么这些人就换房子,然后这些人带着房子离开市场。
第二轮,所有还在市场上的人,都指向所有还在市场上的房子中最喜欢的那套房子,如果构成了一个圈,同样的,换房子,离开市场。
然后第三轮,第四轮,直到所有人都离开市场。
等下,好像刚才说的是……“如果”?如果不构成一个圈呢?
当然是一定可以构成圈的啦否则我还在这里说个什么鬼……证明如下:假设没有圈,任取一个人A,A不能指向自己,一定指另一个人B;B不能指A和自己,所以只能再指另一个人C;这样进行下去,最后所有人都被指到了,而最后那个人又不能指已经指过的人,否则就会有圈,出现矛盾,假设不成立。
算法论述完毕,再来看看这个算法的结果是不是在核中。假定我们划了一批人构成了联盟,首先看这个联盟当中那些在第一轮就拿到房子的人,显然他们拿到的是最喜欢的房子,不会选择和其他人换;然后是第二轮,他们没法和第一轮的人换(因为第一轮的人不愿意跟他们换),也不会和其他人换(因为拿到的是所有第一轮的人没拿的房子里最喜欢的房子);然后是第三轮,第四轮,依此类推。结果是联盟中的人都不能通过换房子得到更好的房子。
(2015.06.23 @ 微信公众号 @ 《第四讲:Housing Market 房屋市场(上)》)