本發(fā)明涉及人工智能領(lǐng)域，特別是基于蟻群算法的景區(qū)游覽路線規(guī)劃方法。
背景技術(shù)：
：隨著旅游業(yè)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子導(dǎo)游系統(tǒng)的出現(xiàn)為游客出行提供了一定的便捷。其中，景區(qū)游覽路線規(guī)劃功能為游客制定游覽路線、節(jié)約游覽時(shí)間提供了極大便捷?？茖W(xué)家們通過不懈努力，提出了多種景區(qū)游覽路線規(guī)劃方法，主要是將景區(qū)圖抽象為一個(gè)完全連通圖，通過蟻群算法、遺傳算法等智能算法計(jì)算經(jīng)過完全圖中所有點(diǎn)的最短環(huán)路。但是這些方法普遍存在幾點(diǎn)問題：實(shí)際景區(qū)圖應(yīng)為非完全連通圖，過于抽象的景區(qū)圖不適合應(yīng)用到景區(qū)導(dǎo)游系統(tǒng)之中；算法只考慮路徑長(zhǎng)短，沒有考慮游客回避特殊路段的需求，如擁堵路段、陡峭路段等；算法只是求得一條路過所有景點(diǎn)的最短路，沒有考慮游客只想?yún)⒂^部分景點(diǎn)的需求，而且實(shí)際景區(qū)圖除了包括景點(diǎn)外，還包括出入口、服務(wù)點(diǎn)、道路岔口等類型點(diǎn)，不能單純?yōu)橛慰屯扑]一條經(jīng)過所有點(diǎn)的路線。因此，如何根據(jù)景區(qū)的實(shí)際情況，滿足不同游客的不同游覽需求，實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)一條個(gè)性游覽路線，已成為景區(qū)導(dǎo)游系統(tǒng)研究中急待解決的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的，是提供一種基于改進(jìn)蟻群算法的智能景區(qū)游覽路線規(guī)劃方法，能夠以非完全連通圖作為景區(qū)圖，實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)一條經(jīng)過游客選擇景點(diǎn)的游覽路線，并且滿足游客回避特殊路段的需求。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于改進(jìn)蟻群算法的智能景區(qū)游覽路線規(guī)劃方法包括如下步驟：①初始化景區(qū)路徑距離矩陣d，矩陣中每個(gè)元素dij的值表示表示景區(qū)中點(diǎn)i到點(diǎn)j的實(shí)際距離，若兩點(diǎn)不相鄰，取值為∞；②根據(jù)用戶選擇的是否避開擁堵路段、陡峭路段的需求，初始化景區(qū)路徑權(quán)值矩陣w。矩陣中每個(gè)元素的計(jì)算公式為如下：wij=dij+dmax(y+d)，其中dij代表路徑的實(shí)際距離，dmax代表景區(qū)圖中的最長(zhǎng)路徑距離。y取1時(shí)表示游客選擇回避擁堵路徑，y取0時(shí)表示游客沒有選擇回避擁堵路徑；d取1時(shí)表示游客選擇回避陡峭路徑，d取0時(shí)表示游客沒有選擇回避陡峭路徑。通過這樣計(jì)算路徑權(quán)值，能夠保證景區(qū)圖為連通圖的前提下滿足游客的個(gè)性需求，進(jìn)而為游客設(shè)計(jì)最佳游覽路線。③計(jì)算初始最短路矩陣wr=(rij)m*m。考慮到景區(qū)圖為非完全連通圖，即不是任意兩點(diǎn)間存在直接通路，一只螞蟻遍歷完所有必須點(diǎn)后，當(dāng)前點(diǎn)與起始點(diǎn)之間并不一定存在直接通路，無法完成回路。因此引入最短路矩陣，存儲(chǔ)景區(qū)中任意兩景點(diǎn)間最小權(quán)值路線。如果wij不為無窮大，即點(diǎn)i與點(diǎn)j連通，那么初始化rij＝j(luò)，使用改進(jìn)floyd算法計(jì)算wr的偽代碼描述如下：如果rij＝j(luò)，i到j(luò)最短路為i→j；如果rij＝k,rik＝j(luò),，i到j(luò)最短路為i→k→j。依此類推，任意兩點(diǎn)i與j的初始最短路均可在wr中求得。④根據(jù)改進(jìn)蟻群算法計(jì)算景區(qū)游覽路線。由于游客實(shí)際景區(qū)圖為非完全連通圖，傳統(tǒng)蟻群算法通過禁忌表計(jì)算環(huán)路的方法不再適用，需要更改螞蟻尋路規(guī)則。本發(fā)明提出改進(jìn)蟻群算法，將螞蟻周游結(jié)束規(guī)則更改為經(jīng)過所有游客選擇景點(diǎn)。同時(shí)為了避免較小權(quán)值路段被反復(fù)選擇，增加算法執(zhí)行效率，引入臨時(shí)權(quán)值矩陣。臨時(shí)權(quán)值矩陣作用和信息素矩陣作用相反，通過增大已走過路徑權(quán)值，減小該路徑被再次選擇概率。路徑權(quán)值動(dòng)態(tài)計(jì)算公式為：wij=3wij，如此計(jì)算是考慮到如果不改變權(quán)值，該路徑被反復(fù)選擇，相當(dāng)于多走了兩次。因此，當(dāng)螞蟻選擇完路徑(i，j)，根據(jù)該公式直接增大路徑權(quán)值。改進(jìn)蟻群算法具體流程如下：step1：初始化數(shù)據(jù)：當(dāng)前循環(huán)次數(shù)nc、最大循環(huán)次數(shù)nmax、初始信息素矩陣t；step2：將n只螞蟻平均分配到游客期望經(jīng)過景點(diǎn)集合v’中；step3：根據(jù)信息素矩陣t、臨時(shí)權(quán)值矩陣wr計(jì)算螞蟻k在i到各點(diǎn)的轉(zhuǎn)移概率，轉(zhuǎn)移概率計(jì)算與傳統(tǒng)蟻群算法相同，然后根據(jù)轉(zhuǎn)移概率采用輪盤賭法選取選取下一遍歷點(diǎn)j；step4：將點(diǎn)j加入到當(dāng)前已走點(diǎn)集合中，更新臨時(shí)權(quán)值矩陣中wij的值；step5：重復(fù)步驟step3和step4，直到螞蟻k經(jīng)過所有游客期望參觀景點(diǎn)；step6：根據(jù)最短路矩陣mr找到當(dāng)前點(diǎn)到出發(fā)點(diǎn)的最短路，重置臨時(shí)權(quán)值矩陣；step7：若k<n，k=k+1，回到step2；否則更新信息素矩陣，進(jìn)入步驟step8；step8：若nc<nmax、，nc=nc+1，回到步驟step2；否則算法結(jié)束，得到最短路。本發(fā)明能以非完全連通圖作為景區(qū)圖，實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)一條經(jīng)過游客選擇景點(diǎn)的游覽路線，滿足游客回避特殊路段的要求。附圖說明圖1是景區(qū)連通示意圖。圖2是計(jì)算結(jié)果示意圖。圖中標(biāo)號(hào)△：岔口點(diǎn)、服務(wù)點(diǎn)等?！酰壕皡^(qū)入口?！穑壕包c(diǎn)。具體實(shí)施方式假設(shè)圖1為某景區(qū)連通圖，其中矩形代表景區(qū)出入口（1個(gè)），圓形代表景點(diǎn)（14個(gè)），三角形代表景區(qū)內(nèi)岔口點(diǎn)、公共服務(wù)點(diǎn)等（11個(gè)），圖中連線上的數(shù)值表示該路徑距離等比例縮小后對(duì)應(yīng)的距離。假設(shè)游客輸入數(shù)據(jù)如下（期望參觀所有景點(diǎn)、回避特殊路徑）：數(shù)據(jù)編號(hào)期望參觀景點(diǎn)回避陡峭路回避擁擠路10,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14是是首先對(duì)基本參數(shù)進(jìn)行初始化，包括節(jié)點(diǎn)間距離矩陣d和最短路矩陣wr；當(dāng)游客輸入期望參觀景點(diǎn)和路徑要求后，根據(jù)游客對(duì)特殊路徑的需求，計(jì)算景區(qū)路徑權(quán)值矩陣w，w1,15=w15,1=13;w4,16=w16,4=12;w7,8=w8,7=14，其余路徑wi,j=di,j；所有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，調(diào)用本發(fā)明中的改進(jìn)蟻群算法，計(jì)算貫穿游客期望遍歷景點(diǎn)的最佳游覽路線，取nmax=20，n=15；最后輸出計(jì)算結(jié)果：數(shù)據(jù)編號(hào)最佳游覽路線路徑總權(quán)值10-15-1-3-16-2-18-4-17-5-6-19-7-8-20-9-21-11-12-23-10-22-13-14-25-0141計(jì)算結(jié)果如圖2所示。當(dāng)前第1頁(yè)12