北京地铁线路推荐项目

北京地铁线路推荐项目

一、项目介绍

Github：github.com/LinXS597/BeijingSubway

二、需求分析

1. 设计一个存储线路信息的文件
2. 实现地铁线路信息的获取
3. 实现基础查询功能，查询指定地铁线路经过的站点
4. 实现出发地到目的地最短路径的查询

三、主要功能模块介绍

序号	模块名称	主要功能	对应Java文件
1	主模块	流程控制、参数解析	src/cn/edu/zucc/Main.java
2	核心算法模块	实现Dijkstra算法	src/cn/edu/zucc/core/DijkstraUtil.java
3	输入输出模块	读出和写入txt文件数据	src/cn/edu/zucc/data/FileManager.java
4	存储模块	存储读入的站点与线路信息	src/cn/edu/zucc/model/Station.java
		存储输出的推荐线路信息	src/cn/edu/zucc/model/Routine.java

1、主模块：流程控制、参数解析

• 支持采用参数 -map 作为标志,来获取对应的自定义地铁文件，例如:

  java subway -map subway.txt

• 支持采用参数 -a 来指定地铁线路，采用参数 -o 来输出到指定文件station.txt，例如：

  java subway -a 1号线 -map subway.txt -o station.txt

• 支持采用参数 -b 来指定出发地与目的地，例如：

  java subway -b 天安门西 北京大学东门 -map subway.txt -o routine.txt

2、核心算法模块：实现Dijkstra算法

• 利用 HashMap 存储全部的站点信息，并以站点名称为key

  public static HashMap allStation = new HashMap<>();

• 执行算法前先对数据进行预处理操作，主要目的有三个：
  1. 遍历各条线路信息，将station去除重复后加入allStation之中，便于后续算法执行
  2. 根据传入参数，确定并设置routine的起点与终点
  3. 对一些特殊情况进行处理，如起点终点重复、起点不存在、终点不存在等

具体代码如下

     public static Routine getRoutine ( String begin,String end)  {
        Routine routine = new Routine();
        List lineStationlist = null;


        Station station = null;
        Station repeatstation = null;

        for(String key:FileManager.subwayLineinfo.keySet()){    //遍历各条线路信息，将station去除重后加入allStation之中

            lineStationlist = FileManager.subwayLineinfo.get(key);

            for(int i = 0;i

• 执行Dijkstra算法，主要有以下几步：
  1. 定义起点到其他顶点最短距离distance,定义某个指定站点的前一个站点path，并进行初始化
     HashMap,Integer> distance = new HashMap<>();
HashMap path = new HashMap<>();
  2. 选择V，求的一个从起点到V的最短路径
  3. 修改从起点到任一顶点W可达的最短路径长度，以及W的父结点
  4. 重复2、3，求得最短距离

具体代码如下：

    public Routine Dijkstra_algorithm ( Routine routine ) {

        HashMap,Integer> distance = new HashMap<>();   //储存各站点之间的最短距离，以Integer为单位，表示站点数
        HashMap collected = new HashMap<>();                   //判断该Station是否被访问过
        HashMap path = new HashMap<>();                        //存储某个指定站点的前一个站点
        HashMap disitem = new HashMap<>();
        Station item;
        Station V;

        for (String key :allStation.keySet()){      //初始化distance、collected与path
            item = allStation.get(key);

            collected.put(item,new Integer(0));

            if (!routine.getBeginStation().equals(item)){
                if (routine.getBeginStation().getLinkStations().contains(item)){    //若与起点相邻，则将距离设置为1，并将对应的path设置为起点
                    disitem = new HashMap<>();
                    disitem.put(routine.getBeginStation(),item);
                    distance.put(disitem,new Integer(1));
                    path.put(item,routine.getBeginStation());
                }
                else{
                    disitem = new HashMap<>();                              //若未与起点相邻，则将初值设置为10000
                    disitem.put(routine.getBeginStation(),item);
                    distance.put(disitem,new Integer(10000));
                }
            }
            else{
                disitem = new HashMap<>();
                disitem.put(routine.getBeginStation(),item);
                distance.put(disitem,new Integer(0));
            }
        }

        collected.put(routine.getBeginStation(),1);

        while (true){
            V = FindMinDist(routine,distance,collected);    //取未被访问顶点中distance最小者
            if (V.getStationName().equals("-1"))            //若这样的V不存在，算法结束
                break;

            collected.put(V,1);

            for (String key:allStation.keySet()){           //遍历每个站点
                if (V.getLinkStations().contains(allStation.get(key))&&collected.get(allStation.get(key))==0){
                    if (distance.get(getFromtoFin(routine,V))+1

3、输入输出模块与存储模块：读出和写入txt文件数据

• READ_FILE 和 WRITE_FILE 分别用于存储读入文件与输出文件路径信息

    public  static String READ_FILE;
    public  static String WRITE_FILE;

• 利用HashMap存储线路数据

  public static HashMap> subwayLineinfo = new HashMap<>();

• 存储站点信息的Station类设计

        private String stationName;     //站点名称

        private String lineName;        //线路名称

        private List linkStations = new ArrayList<>();     //相邻站点

• 存储最短路径信息的Rountine类设计

        private Station beginStation;   //出发站点

        private Station endStation;     //结束站点

        private List passStations = new ArrayList<>();     //最短路径上的站点

• 读入地铁线路与站点数据

subway.txt 文件设计如下：

    1号线 站点1 站点2 ...
    2号线 站点1 站点2 ...
    3号线 站点1 站点2 ...
    ...

• 写入指定地铁线路的站点信息

station.txt 文件设计如下：

    1号线
    站点1
    站点2
    站点3
    ...

• 写入指定站点之间的最短路径上的站点信息

routine.txt 文件设计如下：

    11
    天安门西
    西单
    复兴门
    --->换乘地铁--<2号线>--
    阜成门
    车公庄
    西直门
    --->换乘地铁--<13号线>--
    大钟寺
    知春路
    --->换乘地铁--<10号线>--
    知春里
    海淀黄庄
    --->换乘地铁--<4号线大兴线>--
    中关村
    北京大学东门

写入时需判断相邻的两个站点是否在同一条线路上，如果不在，则需更新线路信息并写入routine.txt中

    public static String getLineNmae(Station station1,Station station2){        //判断两个站点是否在同一条线路上
        String res = null;

        List item;
        
        for (String key : subwayLineinfo.keySet()){
            item = subwayLineinfo.get(key);
            if (item.contains(station1)&&item.contains(station2)){
                return key;     //如果是，返回线路名称,否则，返回null
            }

        }

        return res;
    }

四、测试分析

1) 重要功能测试

1. 读入文件，命令行参数为：-map subway.txt

   • 测试结果：成功

2. 查询线路，命令行参数为：-a 1号线 -map subway.txt -o station.txt

   • 测试结果：成功

2) 核心功能测试

• 查询最短线路，命令行参数为：-b 天安门西 北京大学东门 -map subway.txt -o routine.txt

  • 测试结果：成功

3) 异常情况处理测试：

1. 起点与终点相同：-b 天安门西 天安门西 -map subway.txt -o routine.txt

   • 显示提示信息：起点与终点相同

2. 起点或终点不存在: -b 天安门西 杭州东站 -map subway.txt -o routine.txt

   • 显示提示信息：起点或终点不存在

3. 查询线路不存在: -a 20号线 -map subway.txt -o station.txt

   • 显示提示信息：线路不存在

4. 命令行参数格式错误: -f 天安门西 天安门西 -map subway.txt -o routine.txt

   • 显示提示信息：验证参数格式