-最佳旅游路线设计

-最佳旅游路线设计D摘要：本次课题主要研究的是怎样选择一条最佳的旅游路线的问题。

针对这个问题，我主要考虑的是旅游途中所花费的时间和旅游费用。

首先我通过上网以及翻阅相关的书籍查阅各景点之间的距离、门票费用和最佳参观时间，据此将景点图简化成赋权无向图。

然后利用floyd算法得到每2个景点间的最短路径。

问题一给定了时间约束，要求花最少的钱游尽可能多的地方。

据此，我们以花费最少为目标，以时间限制及线路要求为约束，建立0-1规划模型，利用lingo软件对模型求解。

对结果进行综合分析，最后我们向王先生夫妇推荐景点数为16的路线：乌鲁木齐-达坂城-哈密-库尔勒-楼兰-阿克苏-千佛洞-天鹅湖-伊犁-博乐-石河子-克拉玛依-阿勒泰-昌吉-天山天池-乌鲁木齐。

平均每个景点花费为73.4元，除了吃饭以外，这对夫妇总共花费估计为4102元。

问题二要提出2条路线游完所有景点，据此，我们首先将所有景点按南北疆分为2组。

这两条路线要求交通费用最少，即总路程最少，我们以总行驶路程为目标，以相应的条件为约束，建立0-1线性规划模型。

利用lingo求解得到每组路线所需最短时间，并求得其均衡度。

然后对其进行调整，找到均衡度最好的一种分组。

我们为王先生夫妇推荐的第一个月的路线为：乌鲁木齐-昌吉-博乐-石河子-克拉玛依-阿勒泰-额尔齐斯河-喀纳斯湖-天山天池-哈密-吐鲁番-达坂城-乌鲁木齐，交通费用为740元。

第二个月的路线为乌鲁木齐--库尔勒--楼兰--尼雅遗址--和田--喀什--阿克苏--千佛寺--伊犁--天鹅湖--乌鲁木齐，交通费用为820元。

问题三与问题二相似，我们根据各景点之间的最短路径画出以乌鲁木齐为树根的树形图，然后按分类原则分为三组。

将模型二中的目标函数换为考察时间最小得到模型三，分别用lingo求解得到每组最佳路线及时间。

求其均衡度，然后对其进行调整。

最后，我们对该考察团设计了三条考察路线。

路线一：乌鲁木齐-博乐-伊犁-昌吉-天山天池-吐鲁番-达坂城 -乌鲁木齐，考察时间为47天。

路线二：乌鲁木齐-石河子-克拉玛依-天鹅湖-千佛洞-阿克苏-尼亚遗址-和田-喀什-乌鲁木齐，考察时间为51天。

路线三：乌鲁木齐-喀纳斯湖-阿勒泰-额尔齐斯河-库尔勒-楼兰-哈密-乌鲁木齐，考察时间为48天。

问题四中，由于参加每条路线的人数与该线路上服务能力成正比，我们认为每个景点只在一条线路上。

据此，我们根据假期时间限制以及游遍所有景点所需时间最少，求得至少要提供4条旅游路线才能满足题意。

根据分析，我们发现无法找到这样4条路线均满足要求，因此，我们将所有景点分为5组，通过多次求解调整，最终我们为旅行社提供了5种路线。

具体结果在正文中给出。

最后文章对模型总结了优点和缺点以及改进方案。

关键词：最短距离均衡度0-1线性规划最佳路线三、符号的说明m 总交通费用加门票费用M 除吃饭外的所有消费（包括住宿费） 1m 总的交通费用 2m 总的门票费用ic 第i 个景点的门票费用 w每条路线总的行驶路程ij c 若ij x =1，则表示从i 景点去j 景点，否则ij x =0 ij r 表示i 景点与j 景点之间的距离 ij t 表示从i 景点到j 景点多需的时间i t 表示游客在i 景点的最佳逗留时间四、模型的建立与求解问题一基于分析，我们首先在网上收集各旅游景点之间的路程、门票、最佳逗留时间、汽车的行驶速度以及住宿费用，具体数据见表1，并据此对地图进行了简化，如下图所示:7额尔齐斯河15著名景点之间的连线图我们加上了王先生夫妇特别向往的景点天池和达坂城。

对于很靠近旅游景区的景点，我们把它划分到一个景区，只考虑各景点的最佳逗留时间的和。

表1：各景点最佳逗留时间及门票费用住宿费用：100元/晚依题意，要找出一条最佳路线，使王先生夫妇在一个月内花最少的钱游尽可能多的地方，这是一个优化问题。

由以上加权网络图，我们可以通过floyd 算法求得任意两景点间的距离，据此画出一个完备图。

基于此，我们可以建立一个0-1线性规划模型来求解，其中包含两个相矛盾的目标，花最少的钱与游尽可能多的地方。

对此，我们的做法是先给定游玩的景点数，代入模型求得此景点数下最少需要花费的钱和时间，选取不同的景点数便可得到不同的花费，然后经过综合比较，选取景点数较多且花费较少的路线作为最佳路线。

旅途中总的消费除吃饭外主要考虑交通费用m1和门票费用m2，而2121111ij iji j m r c ===⨯∑∑，()212111122ij i j i j m r c c ===⨯⨯+∑∑，则得到目标函数：()21212121111112ij ij ij i j i j i j m r c r c c =====⨯+⨯⨯+∑∑∑∑再考虑约束条件：约束一：时间约束，游玩所有景点最佳路线的时间不能超过一个月，即300个小时。

此时间包括路上交通所消耗的时间和景点逗留时间，路上消耗的时间为212111ij ij i j r t ==⨯∑∑，景点逗留的总时间为()21211112ij i j i j r t t ==⨯⨯+∑∑，由此可得()21212121111113002ij ij ij i j i j i j r t r t t ====⨯+⨯⨯+≤∑∑∑∑ 约束二：我们假设王先生夫妇游玩的景点数为n ，一共有21个景点，为保证数量，我们规定n=12，13。

21，由假设可知，所选路线为1个环形，因此212111,12,13 (21i)i j rn n ====∑∑约束三：我们把所有景点连成一个圈，每个景点是圈上的一点。

则，对于每个景点，最多只有一条边进入，同样只允许最多一条边出来。

并且只要有一条边进去就有一条边出来，因此1,,1,2,...,21ij ij ijr r i j =≤=∑∑约束五：考虑到实际情况，所有的线路出发点均为乌鲁木齐，即11=∑=i ij r ，所有的线路的终点也为乌鲁木齐，即11=∑=j ij r 。

约束六：除了乌鲁木齐外，其余的景点游客至多只会游玩一次，即当,2,3,....,21i j =时，不会出现1==ji ij r r ，因此我们可得约束：0,,2,3,....,21ij ji r r i j ⨯==综上所述，我们可以建立如下0-1线性规划：()()212121211111212121211111212111111min 213002,12,13...,21.1,,1,2,...,211,10,,2,3,....ij ij ij i j i j i j ij ij ij i j i j i j ij i j ij ij ij ij iji j ij ji m r c r c c r t r t t r n n s t r r i j r r r r i j =============⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+≤===≤===⨯==∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑,21⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩分别令n=12,13….21，求解，得到如下结果分析上表，一个月内可参观的景点数最多为16个，但其平均消费额也最大为83.9，比景点数为15时的平均消费额高10.5，综合考虑，我们向王先生夫妇推荐景点数为15的旅游路线：1-3-5-11-12-16-17-18-19-20-10-9-6-21-2-1当n=12时，王先生除吃饭外花费的钱为=交通费用+门票费用+住宿费=709.6+3000=3709.6元问题二：据分析，我们需将所有景点分为2组，保证游完每条线路的时间不超过一个月，且每组的时间尽量相等，即均衡度尽量小。

按照实际地理情况，我们将所有景点按南北疆分为如下2组：第一种分组：按南北疆分以每条线路上所消耗的时间最少为目标，约束条件与问题一相似，建立0-1线性规划模型如下：()2121112121212111111111min 13002.1,,1,2,...,211,10,,2,3,....,21n ij iji j ij ij ij i j i j i j n nij i j ij ij ij ij iji j ij ji m r c r t r t t r n s t r r i j r r r r i j ===========⨯⎧⨯+⨯⨯+≤⎪⎪⎪=⎪⎪⎪=≤=⎨⎪⎪==⎪⎪⨯==⎪⎪⎩∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑， 将所选景点重新编号为1..n 其中的取值按所分组中景点个数确定分别将上述分组代入模型，运用lingo 软件求解，得到如下结果 计算上述分组的均衡度：|(1)(2)|19.7%max(())w w w i α-==对上述分组如下调整均衡度为|(1)(2)|220.9%max(())w ww iα-==再进行如下调整：均衡度|(1)(2)|39.9%max(())w ww iα-==比较三种分组的均衡度，按第一种分法均衡度最好，因此选择此种分组。

得到王先生夫妇2次的最佳旅游线路为:第一个月：乌鲁木齐--昌吉--博乐--石河子--克拉玛依--阿勒泰--额尔齐斯河--喀纳斯湖--天山天池--哈密--吐鲁番--达坂城--乌鲁木齐，交通费用为740元。

第二个月：乌鲁木齐--库尔勒--楼兰--尼雅遗址--和田--喀什--阿克苏--千佛寺--伊犁--天鹅湖--乌鲁木齐，交通费用为820元。

问题三：据分析，首先根据问题一中求得的各景点间的最短路径，画出以乌鲁木齐为起点的树状图如下各景点到乌鲁木齐的最短路径图由题意考察团分三组进行，且考察对象为所有景点，即所有景点都必需包括在内，则要把所有景点分成3组。

分组过程中需尽量遵守以下三个原则：原则一：尽量使同一干支上的点分在同一组。

原则二：应将相邻的干枝上的点分在同一组。

原则三：尽量将长的干枝与短的干枝分在同一组。

原则四：尽量使各组的停留时间相等。

第一种分法：按以上三个原则，可将所有景点按如下所示分为6个区分组情况如下所示：该种分法的均衡度为：31max |()()|58.9%max(())w i w j w i α-==该分法的均衡度较差，因此我们对分组进行调整，将将⑥中的4景点调整到第三组中，将③中的21调整到第三组，分组如下：32max|()()|7.8%max(())w i w jw iα-==显然这种分法的均衡性要好一些，因此选用该种方法。

即该考察团的考察路线为：第一组：乌鲁木齐-博乐-伊犁-昌吉-天山天池-吐鲁番-达坂城-乌鲁木齐，考察时间为47天。

第二组：乌鲁木齐-石河子-克拉玛依-天鹅湖-千佛洞-阿克苏-尼亚遗址-和田-喀什-乌鲁木齐，考察时间为51天。

第三组：乌鲁木齐-喀纳斯湖-阿勒泰-额尔齐斯河-库尔勒-楼兰-哈密-乌鲁木齐，考察时间为48天。

问题四：此问题实质是对景点的分组问题。