【节约里程法例题及详解】节约里程法(Savings Algorithm)是物流与运输优化中常用的一种算法,主要用于解决车辆路径规划问题(Vehicle Routing Problem, VRP)。该方法通过计算不同客户之间的“节约里程”,从而确定最优的配送路径,以减少总行驶距离,提高运输效率。
以下是一个典型的节约里程法例题及其详细解答过程,采用加表格的形式展示答案。
一、例题背景
某物流公司需要从仓库向5个客户点送货,各客户点之间的距离如下表所示(单位:公里):
客户 | A | B | C | D | E |
A | 0 | 12 | 18 | 20 | 14 |
B | 12 | 0 | 10 | 16 | 13 |
C | 18 | 10 | 0 | 15 | 9 |
D | 20 | 16 | 15 | 0 | 11 |
E | 14 | 13 | 9 | 11 | 0 |
假设所有客户只能被访问一次,且每辆车最多可配送3个客户。请使用节约里程法确定最优的配送路径。
二、解题步骤
1. 计算每对客户之间的节约里程
节约里程公式为:
$$
\text{Savings}(i,j) = d_{0i} + d_{0j} - d_{ij}
$$
其中,$d_{0i}$ 表示仓库到客户i的距离,$d_{0j}$ 表示仓库到客户j的距离,$d_{ij}$ 表示客户i到客户j的距离。
假设仓库到各客户的距离如下(单位:公里):
- 仓库 → A: 10
- 仓库 → B: 12
- 仓库 → C: 14
- 仓库 → D: 16
- 仓库 → E: 13
根据上述公式计算每对客户之间的节约里程,并按降序排列。
2. 建立节约里程表
客户对 | 节约里程 |
C-E | 14+13 - 9 = 18 |
B-C | 12+14 - 10 = 16 |
D-E | 16+13 - 11 = 18 |
A-B | 10+12 - 12 = 10 |
B-E | 12+13 - 13 = 12 |
A-E | 10+13 - 14 = 9 |
A-C | 10+14 - 18 = 6 |
A-D | 10+16 - 20 = 6 |
B-D | 12+16 - 16 = 12 |
C-D | 14+16 - 15 = 15 |
D-E | 16+13 - 11 = 18 |
A-C | 10+14 - 18 = 6 |
C-E | 14+13 - 9 = 18 |
B-E | 12+13 - 13 = 12 |
A-B | 10+12 - 12 = 10 |
> 注:实际计算中应去重并排序,避免重复计算同一对客户。
三、最终节约里程排序(按降序)
客户对 | 节约里程 |
C-E | 18 |
D-E | 18 |
C-D | 15 |
B-C | 16 |
B-E | 12 |
B-D | 12 |
A-B | 10 |
A-E | 9 |
A-C | 6 |
A-D | 6 |
四、构建配送路径
按照节约里程从高到低依次合并客户:
1. C-E(节约18)
合并成一条路径:仓库 → C → E → 仓库
当前路径长度:14(C)+ 9(C→E)+ 13(E)= 36
2. D-E(节约18)
尝试将D与E连接,但E已加入路径,所以尝试将D与C连接
合并成:仓库 → C → D → E → 仓库
长度:14 + 15(C→D)+ 11(D→E)+ 13 = 53
3. B-C(节约16)
将B与C连接,形成:仓库 → B → C → D → E → 仓库
长度:12 + 10(B→C)+ 15(C→D)+ 11(D→E)+ 13 = 61
4. B-E(节约12)
已有路径包含B和E,无需再合并
5. A-B(节约10)
将A与B连接,形成:仓库 → A → B → C → D → E → 仓库
长度:10 + 12(A→B)+ 10(B→C)+ 15(C→D)+ 11(D→E)+ 13 = 71
五、最终配送路径
根据节约里程法,最终的配送路径为:
路径编号 | 配送顺序 | 总距离(公里) |
路径1 | 仓库 → C → D → E → 仓库 | 53 |
路径2 | 仓库 → A → B → C → D → E → 仓库 | 71 |
六、总结
节约里程法是一种基于“节省距离”原则的路径优化方法,适用于多客户、多车辆的配送问题。通过计算客户之间的节约里程,逐步合并路径,最终实现最短总行驶距离的目标。
在本例中,最优路径为两辆货车分别配送:
- 第一辆车:仓库 → C → D → E → 仓库
- 第二辆车:仓库 → A → B → C → D → E → 仓库
通过这种方法,不仅减少了不必要的重复路线,还提高了配送效率和资源利用率。
如需进一步分析不同车辆容量限制下的路径优化,可结合其他算法进行补充。