北京地铁线路问题分析

 

 

github:https://github.com/dozoroy/subway

一、任务：

实现一个帮助进行北京地铁出行路线规划的命令行程序，能处理正确输入的命令行的计算地铁线路最短路径（乘坐最少站数）。

二、设计：

输入格式：选择.txt格式来输入，方便快捷。

需求1：显示地铁线路信息

将北京地铁线路信息等用一个文本文件以 subway.txt的形式保存起来，保存的信息包括地铁线路名称和拥有的站数、对应线路下的站点名称以及相邻站的距离（根据最后求最少站数的需求，所有相邻站数的距离都设置为1，终点站设为-1），使得可以通过读取这个文件，就能获取关于北京地铁线路的所有信息来进行后续操作。

java subway -map subway.txt　　

subway.txt的部分截图

 

 

 map代码实现：

private void fileReader(){
        File f = new File("maptxt/subway.txt");
        if(f.exists()){
            
            try {
                FileReader out = new FileReader(f);
                BufferedReader br = new BufferedReader(out);
                
                String line = null;
                int nums = Integer.parseInt(br.readLine());
                
                for(int i = 0;i < nums;i++){
                    br.readLine();
                    
                    String trackInfo = br.readLine();

                    String[] track = trackInfo.split("[\\s]");
                    String trackName = track[0];

                    int trackStationsNum = Integer.parseInt(track[1]);
                    str[i][0]=trackName;
                    
                    String[] station;
                    String stationName;
                    int nextDistance;
                    
                    Station head = null;
                    Station preSta = null;
                    Edge pre = null;
                    
                    Station s;
                    
                    for (int j = 0; j < trackStationsNum; j++) {
                        line = br.readLine();
                        
                        station = line.split("[\\s]");
                        stationName = station[0];
                        nextDistance = Integer.parseInt(station[1]);
                        
                        
                        s = new Station(stationName);
                        s.trackname = trackName;
                        str[i][j+1]   = stationName;
                        
                        if(!map.containsKey(s)){
                            map.put(s, new ArrayList());
                        }else{
                            
                            
                            for (Station sta : map.keySet()) {
                                if(s.stationName.equals(sta.stationName)){
                                    s = sta;
                                    break;
                                }
                            }
                            
                        }
                        
                        
                        if(pre != null)
                            map.get(s).add(pre);
                        
                        
                        if(preSta != null)
                            map.get(preSta).add(new Edge(s,trackName,pre.distance));
                        
                    
                        preSta = s;
                    
                        pre = new Edge(s,trackName, nextDistance);
                        
                    
                        if(j == 0){
                            head = s;
                        }
                        
                        
                        if(j == trackStationsNum-1 && nextDistance > 0){
                        
                            map.get(head).add(pre);
                        
                            map.get(s).add(new Edge(head,trackName,nextDistance));
                        }
                    }
                    
                }
                br.close();
                out.close();
                
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
        }
        
    }

 

需求2：查询指定路线经过的站点

查询指定地铁线经过的站点，程序就需要能够从线路的起始站点开始，依次输出该地铁线经过的所有站点，直到终点站。

java subway -a line -map subway.txt -o station.txt　　

 

输入“-a”后，再输入" 1号线 "和“ 2号线 ”的输出截图：

 

 

 

 

 

 

 

输入错误线路名称"sdad"后的输出截图：

函数代码实现：

public void ShowStation(String stationname) {
        int index = 0;
        int flag = 0;
        for(int i = 0; i < str.length; i++){ 
                if(str[i][0]!=null){
                if(str[i][0].equals(stationname)){
                     index = i;
                     flag = 1;
                     break;
                }

            }
                }
        if (flag == 1 ) {
            for (int j = 1; j < str.length; j++) {
                if(str[index][j]==null)  
                    break;
                if( j == 1)
                System.out.print( str[index][1]);    
                else
                System.out.print( " -> " + str[index][j]);
            }
        }
        else if (flag == 0){
            System.out.println("不存在该线路");
        }
    }

 

需求3：找出两个地铁站间最短路径（最少的站数）以及相应的换乘信息

计算从出发到目的站点之间的最短（经过的站点数最少）路线，并输出经过的站点的个数和路径（包括出发与目的站点），需要换乘则在换乘站的下一行输出换乘的线路。

subway.exe -b  start end  -map subway.txt -o routine.txt

起点不存在或终点不存在的输入的截图：

1.输入起点不存在的“a”

 

 

2.输入终点不存在的“b”

 

 

3.输入起点与终点相同

 

 

4.没有换乘的情况下，输入“-b”后，再输入起点（苹果园）和终点（五棵松）的截图：

 

 

 5.有换乘的情况下，输入“-b”后，再输入起点（大红门）和终点（达官营）的截图：

 

 函数代码实现：

private void dijkstraTravel(Station s){
        Set set = map.keySet();
        
        for (Station station : set) {
            
            station.visited = false;
            station.dist = Integer.MAX_VALUE;
        }
        
        s.dist = 0;
        
        boolean flag = true;
        while(flag){
            Station v = null;
            Station w;
            for (Station station : map.keySet()) {
                if(station.visited == true)
                    continue;
                if(v == null || station.dist < v.dist)
                    v = station;
            }
            
            
            v.visited = true;
            
            
            List list = map.get(v);
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                w = list.get(i).station;
                if(!w.visited){
                    int d = list.get(i).distance;
                    
                    
                    if(v.dist + d < w.dist){
                        w.dist = v.dist + d;
                        w.path = v;
                    }
                }
            }

 

三、思路：

        语言选择较为熟悉的java，使用邻接表的方式存储subway.txt，把北京的地铁看成是有权无向图，采用Dijkstra算法,遍历所有节点找到未访问过的节点中累积权值,最小的设为a，遍历该节点所有可达边（连通到目标节点B），如果节点A累积权值加可达边权值小于目标节点B自身的累积权值，则对目标节点B进行更新，将节点A设定为已访问，重复直到所有节点均访问完毕。

 

四、总结：

这次的北京地铁作业让我明白了好好学习数据结构的重要性，一些常用的算法我也应该掌握运用得更加地熟练灵活。鉴于本次的实验，我对完成程序功能时应该如何设计结构有了初步的体验心得，对于程序的基本异常处理有了次尝试。总而言之，这个学期的软件工程基础课要多多加油和努力。

五、测试计算：

1.对比估计开发时间与实际时间

2.模块接口的设计与实现过程

3.模块部分单元测试展示

4.模块部分异常处理说明   

5.自我测试，修改代码，提交修改，事后总结。