数据结构实验：城市交通咨询模拟系统

一、 实验目的

1．目的：掌握图的存储、构建、搜索等操作和应用，能用最短路径及其搜索等算法编制较综合性的程序，求解最优路线问题，进行程序设计、数据结构和算法设计等方面的综合训练。
2．任务：设计一个城市交通咨询模拟系统，利用该系统实现至少两种最优决策：最短路程到达、最省时到达等线路规划。

二、 实验内容及要求

1、 任务描述
实验内容：
用户驾车出行由于出行目的的不同对道路路线选择的要求也有不同。例如，有的希望在途中的路程尽可能短，有的则可能希望路程中时间最短。为了能满足广大旅客的需求，编制一个城市交通咨询模拟系统，选取城市部分位置、道路抽象为程序所需要图的顶点和边，并以城市道路长度（路程），道路的某时段的速度等信息作为图结点中的弧信息，为旅客提供这两种最优决策的交通咨询。
输入和输出：
输入形式：
构建图时，输入顶点、弧涉及的信息，包括：起始地、目的地、长度、该弧此时间段的平均速度等信息；
用户或者客户要输入出发地和目的地，并选择何种最优决策的路线规划。
输出形式：根据用户需求输出对应信息
输出最短路程所需要的路线信息和最短路程；
输出最短时间所需要的路线信息和最短时间。
实验要求：
实现一个简单的交互式界面，包括系统菜单、清晰的输入提示等。
根据输入的交通图数据，以图形化形式把交通图显示在屏幕上。
以图形化形式把最优路线显示在屏幕上。
能够上机编辑、调试出完整的程序。

2、 主要数据类型与变量

const int inf=999999;
double mp[20][20];
int path[20][20];
int n,m;

3、 算法或程序模块

for(int i=0;i<m;i++){
cin>>Start>>End>>dis;
mp[Start][End]=dis;
}
for(int k=0;k<n;k++)//第k个点进行松弛
for(int i=0;i<n;i++)
		for(int j=0;j<n;j++)
			if(mp[i][j]>mp[i][k]+mp[k][j])//如果能够缩短就更新距离 
			{
				mp[i][j]=mp[i][k]+mp[k][j];
				path[i][j]=k;//记录能松弛的点 
			}

三、 测试

1、 方案
假定根据城市道路抽象为如下图，起始地为V1顶点，目的地为V9顶点，对用弧上的距离和此时间段平均速度等信息如下表所示：


2、 结果

四、程序的源代码

#include
using namespace std;
const int inf=999999;
double mp[20][20];
int path[20][20];
int n,m;
void print(int a,int b){
    if(path[a][b]==-1) return;//因为开始初始化为-1，这里就可以避免相邻的再次输出 
    print(a,path[a][b]);//前半部 
    cout<<path[a][b]<<"-->";//输出该点 
    print(path[a][b],b);//后半部 
}

int main(){
 	// freopen("in.txt","r",stdin);
 	while(1){
 		printf("请选择1或2：\n"); 
		printf("1.最短路程到达路线规划:\n");
		printf("2.最短时间到达路线规划:\n");
		int k;
		cin>>k;
		printf("选择完成：\n"); 
		system("pause");
		if(k==1){
			system("cls");
			printf("请输入结点个数：\n");
			cin>>n;
			printf("请输入弧的个数：\n");
			cin>>m;
			memset(path,-1,sizeof(path));//初始化-1 
		    for(int i=0;i<n;i++)
		    	for(int j=0;j<n;j++) 
					if(i==j) mp[i][j]=0;
		    		else mp[i][j]=inf;
		   	int Start,End,dis;
		   	printf("请输入结点之间路径信息：\n");
		 	for(int i=0;i<m;i++)
		    {
		        cin>>Start>>End>>dis;
		        mp[Start][End]=dis;
			}
			for(int k=0;k<n;k++)//第k个点进行松弛
		    	for(int i=0;i<n;i++)
			    	for(int j=0;j<n;j++)
				    	if(mp[i][j]>mp[i][k]+mp[k][j])//如果能够缩短就更新距离 
					    {
					        mp[i][j]=mp[i][k]+mp[k][j];
					        path[i][j]=k;//记录能松弛的点 
					    }
			//system("pause");
			printf("请输入起点和终点：\n");
			int aa,bb;
			cin>>aa>>bb;
			cout<<"The shortest path between vertices\n";
		    if(mp[aa][bb]==inf){//两者不通 
		        cout<<aa<<' '<<bb;
		    	cout<<" These two points cannot be reached\n\n"; 
		    }
		    else{
		    	cout<<aa<<" to "<<bb<<" shortest path is "<<mp[aa][bb]<<" km"<<endl;
			    cout<<"The specific path is\n";
			    cout<<aa<<"-->";
			    print(aa,bb);
			    cout<<bb<<' ';
			    cout<<endl<<endl;
			}
			printf("运行完成！\n");
			system("pause");
			system("cls");
		}
		else if(k==2){
			system("cls");
			printf("请输入结点个数：\n");
			cin>>n;
			printf("请输入弧的个数：\n");
			cin>>m;
			memset(path,-1,sizeof(path));//初始化-1 
		    for(int i=0;i<n;i++)
		    	for(int j=0;j<n;j++) 
					if(i==j) mp[i][j]=0;
		    		else mp[i][j]=inf;
		   	int Start,End;
			double dis,v;
		   	printf("请输入结点之间路径信息：\n");
		 	for(int i=0;i<m;i++)
		    {
		        cin>>Start>>End>>dis>>v;
		        mp[Start][End]=dis/v;
			}
			for(int k=0;k<n;k++)//第k个点进行松弛
		    	for(int i=0;i<n;i++)
			    	for(int j=0;j<n;j++)
				    	if(mp[i][j]>mp[i][k]+mp[k][j])//如果能够缩短就更新距离 
					    {
					        mp[i][j]=mp[i][k]+mp[k][j];
					        path[i][j]=k;//记录能松弛的点 
					    }
			//system("pause");
			printf("请输入起点和终点：\n");
			int aa,bb;
			cin>>aa>>bb;
			cout<<"The shortest path between vertices\n";
		    if(mp[aa][bb]==inf){//两者不通 
		        cout<<aa<<' '<<bb;
		    	cout<<" These two points cannot be reached\n\n"; 
		    }
		    else{
		    	cout<<aa<<" to "<<bb<<" shortest time is "<<mp[aa][bb]<<" hours"<<endl;
			    cout<<"The specific path is\n";
			    cout<<aa<<"-->";
			    print(aa,bb);
			    cout<<bb<<' ';
			    cout<<endl<<endl;
			}
			printf("运行完成！\n");
			system("pause");
			system("cls");
		}
		else{
			printf("wrong choose!\n");
		}
	}	 	
	return 0;
}