ABC题目资料更新完毕，附带每小问解题代码+思路+参考论文。
A题
http://qm.qq.com/cgi-bin/qm/qr?_wv=1027&k=2MdUGMb7S-fbhPgTiloJUukCnnOztQHb&authKey=%2FNLxt0barBMa%2BWAFF35YQB%2FdxRbFfOoIQi30%2FBBckdaHslw547oJP3ZNWGtbi90B&noverify=0&group_code=216403367
问题一：六自由度机械臂关节角路径优化设计
问题分析
六自由度机械臂广泛应用于工业、医疗、服务等领域，主要任务是通过调整关节角度来实现末端执行器的精确定位。在本文中，我们将针对华数杯全国大学生数学建模竞赛A题第一问，详细建立机械臂的运动学模型，并通过优化算法求解最优关节角路径，以最小化末端误差。本文的数学建模过程包括建立D-H参数模型、计算末端误差以及优化关节角路径。
一、机械臂运动学模型
1.1 Denavit-Hartenberg建模
Denavit-Hartenberg（D-H）参数表是描述机器人每个关节之间相对运动的标准方法。通过四个参数（连杆长度
、连杆扭角
、连杆偏移
、关节角
）可以描述每个关节的运动。具体参数表如下：
|------|------|-----|------|--------------------------|
| 关节 i | (mm) | (°) | (mm) | (°) |
| 1 | 0 | 0 | 600 | [−160,160][−160,160] |
| 2 | 300 | -90 | 0 | [−150,15][−150,15] |
| 3 | 1200 | 0 | 0 | [−200,80][−200,80] |
| 4 | 300 | -90 | 1200 | [−180,180][−180,180] |
| 5 | 0 | -90 | 0 | [−120,120][−120,120] |
| 6 | 0 | -90 | 0 | [−180,180][−180,180] |
1.2 D-H矩阵
基于机器人连杆坐标系和几何参数，可得连杆坐标变换的通用公式，D-H变换矩阵如下所示：
通过将各关节的D-H矩阵相乘，可以得到末端执行器在基坐标系下的位置和姿态：
1.3 末端位置计算
根据D-H参数和关节角度，可以计算机械臂末端执行器的位置。具体公式如下：
其中，
表示变换矩阵
的第 i行第 j列的元素。
二、末端误差的计算
2.1 目标位置
机械臂需要到达的目标位置为
毫米。
2.2 末端误差公式
末端误差是指机械臂末端执行器与目标位置之间的欧几里得距离，公式如下：
该误差度量了机械臂末端位置与目标位置的偏差，是我们优化的目标函数。
基于贪心算法下的外国人7天中国游优化研究 
摘 要
本研究针对外国游客在中国旅游的需求，建立了多种模型以优化游客的游玩路线和体验。
在综合评价352个城市时，考虑了多个因素，包括城市规模、环境环保、人文底蕴、交通便利、气候和美食。通过KMO检验 ，验证了数据的适用性。然后，采用主成分分析来提取每个因素中的主要成分，降低数据的维度。在无法通过KMO检验的情况下，使用基于熵权法的TOPSIS方法进行降维和权重分配。最终，通过综合这些降维后的数据，对352个城市进行评价，得出了"最令外国游客向往的50个城市"。
对于问题一，针对从广州出发的游客。构建了基于高铁交通的优化路线规划模型，以确保在144小时内尽可能多地游览评分最高的景点。模型中，考虑了总时间限制、每个景点的游玩时间和门票价格。通过贪心算法 ，找到了在有限时间内游览最多高评分景点的最优路径。该算法每次选择评分最高且总费用最低的景点，并计算其旅行时间和游玩时间，确保总时间不超过144小时 。还考虑了本地赶路时间 和每天的休息时间，确保模型的实际可操作性和合理性。
对于问题三，在费用优化模型 中，进一步优化了游玩路线，目标是既要游览尽可能多的城市，又要使门票和交通的总费用尽可能少。综合考虑了评分、时间和费用 ，通过贪心算法找到了一个平衡点，使游客在预算有限的情况下获得最佳体验。该模型在每一步选择时，不仅考虑景点的评分，还综合考虑了其门票价格和旅行成本，确保总费用最低。
对于问题五，对于仅对山景感兴趣的游客，从352个城市中筛选出所有与山相关的景点。然后，通过综合评价 和路径规划 ，为游客设计了一条144小时内游览评分最高的山景的最优路线。该模型首先筛选出每个城市评分最高的山景，然后通过贪心算法选择评分最高且总费用最低的景点进行游览，确保总时间不超过144小时。在每一步选择中，考虑了高铁旅行时间、本地赶路时间和景点游玩时间，以及每天的休息时间。
最终，模型的建立与求解展示了不同需求下的优化结果，提供了科学合理的旅游规划方案。这些模型不仅可以应用于外国游客的旅游规划，还可以推广到其他类型的旅游需求。
关键词：旅游规划，综合评价，优化路线，数据预处理，主成分分析，TOPSIS，贪心算法
- 问题重述
- 问题背景
随着全球化的推进和国际交流的增多，越来越多的外国游客选择到中国旅游。中国作为一个拥有悠久历史和丰富文化遗产的国家，吸引了大量的外国游客前来探索。然而，中国地域辽阔，景点众多，如何在有限的时间内为游客规划最优的旅游路线，成为一个亟待解决的问题。外国游客在旅游时往往面临着如何选择旅游城市和景点、如何在有限时间内最大化游览体验以及如何控制旅游费用等问题。因此，建立一个科学合理的旅游规划模型，能够极大提升游客的旅游体验和满意度。
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- 问题回顾
问题 1 请问 352 个城市中所有 35200 个景点评分的最高分（Best Score，简 称 BS）是多少？全国有多少个景点获评了这个最高评分（BS）？获评了这个最高评分（BS）景点最多的城市有哪些？依据拥有最高评分（BS）景点数量的多少排序，列出前 10 个城市。
问题 2 假如外国游客遵循"城市最佳景点游览原则"，结合城市规模、环境 环保、人文底蕴、交通便利，以及气候、美食等因素，请你对 352 个城市进行综 合评价，选出"最令外国游客向往的 50 个城市"。
问题 3 现有一名外国游客从广州入境，他想在 144 小时以内游玩尽可能多
的城市，同时要求综合游玩体验最好，请你规划他的游玩路线。需要结合游客的
要求给出具体的游玩路线，包括总花费时间，门票和交通的总费用以及可以游玩
的景点数量。他的要求有
① 遵循城市最佳景点游览原则；
② 城市之间的交通方式只选择高铁；
③ 只在"最令外国游客向往的 50 个城市"中选择要游玩的城市。
- 问题分析
在本次研究中，围绕外国游客在中国的旅游规划，建立了多个模型来解决不同的问题。这些问题涉及数据预处理、综合评价、优化路径规划等多个方面。以下是对这些问题的详细分析：
2.1 数据预处理：
为了确保模型的准确性和可靠性，首先对原始数据进行了详细的预处理。对于游玩时间、门票价格、开放时间等关键数据，采用正则表达式和逻辑判断进行了有效处理，确保每个数据项的格式统一，信息完整。这些预处理步骤为后续的模型构建提供了坚实的基础。
2.2 城市和景点的综合评价
在对352个城市进行综合评价时，考虑了城市规模、环境环保、人文底蕴、交通便利、气候和美食等多个因素。通过KMO检验、主成分分析（PCA）和熵权法的TOPSIS方法，对每个因素进行了降维和权重分配，确保综合评分的科学性和合理性。
KMO检验和PCA用于验证数据的适用性并提取主要成分，而TOPSIS方法则帮助在多指标情况下找到最优解。最终，得出了"最令外国游客向往的50个城市"。
2.3 游玩路线优化
对于从广州出发的游客，构建了基于高铁交通的优化路线规划模型。在模型中，考虑了总时间限制、每个景点的游玩时间和门票价格。通过贪心算法，找到了在有限时间内尽可能多游览高评分景点的最优路径。
在路径规划中，不仅考虑了高铁旅行时间，还加入了景区内的本地赶路时间和每天的休息时间，确保模型的实际可操作性和合理性。
2.4 费用优化和景点最大化：
在另一个模型中，进一步优化了游玩路线，目标是既要游览尽可能多的城市，又要使门票和交通的总费用尽可能少。通过综合评价每个景点的评分和费用，找到了一个平衡点，使游客在预算有限的情况下获得最佳体验。
2.5 特定主题游览规划：
对于仅对山景感兴趣的游客，从352个城市中筛选出了所有与山相关的景点。然后，通过综合评价和路径规划，为游客设计了一个144小时内游览评分最高的山景的最优路线。这种个性化的规划方法可以推广到其他主题旅游，如美食、文化等。
- 模型假设
为了方便模型的建立与模型的可行性，这里首先对模型提出一些假设，使得模型更加完备，预测的结果更加合理。
1、时间限制：游客在144小时内完成游览，确保所有规划的路线和游览时间总和不超过144小时。
2、交通方式：城市之间的交通方式仅选择高铁，并假设高铁的速度和费用固定为300 km/h和0.5元/km。
3、单个城市游览时间：每个城市只游玩一个评分最高的景点，且该景点的游玩时间为建议游玩时间。
4、数据完整性和准确性：题目提供的所有城市和景点数据是完整且准确的，包括城市的经纬度、景点的开放时间、评分和门票价格等信息。