数据结构与算法分析-快递运输路线优化系统（C语言编程）

一、程序设计目的
通过调试典型例题或习题积累调试 C 程序的经验，逐渐培养学生的编程能力、用计算机解决实际问题的能力。
针对于本次程序设计，有以下几点目的：
1.程序的逻辑性较强，可以增强学生的罗辑思维；
2.提高学生对题目的理解能力，并能很好地分析题目，将题目转化为图像，从而进行程序的设计；
3.程序中使用了数组（数组的存入、遍历以及比较）、随机数的产生、逻辑判断等重要内容，设计程序的同时对这些重要内容进行复习；
4.学会利用流程图以及伪代码表示算法；
5.掌握书写程设计开发文档的能力（书写课程设计报告）。

二、设计报告正文
1.程序设计原题目
假设你为快递公司设计快递投递路线优化程序。
(1)每个市有个中转分发点,有些城市之间有直通路线,有些城市之间没有直通路线;
(2)城市与城市之间的运费计算公式为:距离*1;
(3)设投递包裹的尺寸、重量都一样,每条运输线路有个运力上限(即只能运输多少个包裹)。
要求:(1)随机产生当天的包裹投递需求;
(2)对所产生的包裹需求,生成运输路线策略。
拓展要求:根据随机测试结果,利用程序优化城市间包裹线路。

2.题目分析
此系统应实现如下功能：
1.设定城市数，道路运量，道路长度。
2.随机产生各城市对包裹的需求量，通过随机数的产生实现。
3.生成一条运输路线（优化城市间的运输路线去，达到最优）。分别对各个城市进行算法运算，最后进行比较以得出最优路线。

3.题目图像化

定义五个城市，分别为A,B,C,D,E，其中A为运输中心
设定道路长度为：
AB=100 AC=60 AD=50 CB=70
CD=50 BE=30 CE=40 ED=100
设定道路运载量：
AB=110 AC=130 AD=150 BE=30
CE=30 DE=20,BC=30 CD=30

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4.程序整体思想（框图）

5.设计思路（伪代码）
#include<所需头文件>
Int main（）
{定义五个城市的道路长度以及运力大小；
选择模式；
If（mood1）{
生成4个城市的运量随机数；
}
If（mood2）{
输入4个城市的运量；
}

对四个城市分别进行分析；
输出总费用；
}

6.代码设计
（1）.analayseX函数
分析：逐个对城市进行分析，通过if判断语句，比较城市需求量与道路运力，来选择最优路径，例如（以城市B为例）：
如果城市B的需求量小于AB之间道路的运力，则AB为最优路线；
如果城市B的需求量大于AB之间道路的运力且小于AB与BC之间运力的总和，则最优路线为AB+（AC+BC）；
如果城市B无需求量，则记为运费=0；
其他情况的最优路线为(AB)+（AC+BC）+（AD+CD+BC）。
B城市的代码如下：
void analayseB(void){
if ( countB {
a[0]=countBroadAB1;
printf(“到城市B最优路线为AB，费用为%d\n”,a[0]);
}
else if(countB>powerAB&& countB<(powerAB + powerBC) )
{
a[0]=110801+(countB-powerAB)(roadAC+roadBC);
printf(“到城市B最优路线为AB+（AC+BC），费用为%d\n”,a[0]);
}
else if(countB==0)
{
a[0]=0;
}
else
{
a[0]=110801+30(60+70)+(countB-powerAB-powerBC)*(roadAD+roadCD+roadBC);
printf(“到城市B最优路线为(AB)+（AC+BC）+（AD+CD+BC），费用为%d\n”,a[0]);
}
}
（2）.mood函数
分析：使用者输入选择的模式。
具体代码如下：
int mood(void){
printf(“请选择模式（1 为手动输入各城市的运量；2 为随机生成个城市的运量）”);
scanf(“%d”,&number);
while(number!=1&&number!=2){ //防输入错误
printf(“输入出错，请重新输入”);
printf(“请选择模式（1 为手动输入各城市的运量；2 为随机生成各城市的运量）”);
scanf(“%d”,&number);
}
return number;
}
（3）.主函数
分析：先定义各条道路的长度以及运力，然后定义一个数组（记录各个城市的最优方案所需运费）；选择模式，让使用者输入需要选择的模式，通过一个if语句，来判断接下来的程序走向，同时使用while循环来防止错误输入。如果选择模式1，则通过printf、scanf以及while语句来实现四个城市的需求量输入，如果选择模式2，则通过srand((int )time(0)*10)函数来实现生成随机数由于道路运载量对城市需求量的限制，通过对随机数除余再加上某一值来实现，具体方法如下：countB = rand()%31+30; countC = rand()%31+30; countD = rand()%31+30; countE = rand()%(60-max)+40; 然后，分别对四个城市进行分析，将各个运费通过数组存储，算出总运费；最终询问是否重来。
部分程序如下：

int main()
{ while(end1){
int max;
printf(“已知道路长度如下：\n”);
printf(“AB=100,AC=60,AD=50,CB=70,CD=50,BE=30,CE=40,ED=100\n”);
printf(“已知道路运载量如下：\n”);
printf(“AB=110,AC=130,AD=150,BE=30,CE=30,DE=20,BC=30,CD=30\n”);
printf(" \n");
number=mood(); //选择模式
if(number1){
printf(“由于道路运载量有限定，B、C、D城市只能在0到60之间，E城市小于30\n”);
printf(“请输入B城市的运量\n”);
scanf(“%d”,&countB);
while(countB<0||countB>60){ //防输入错误
printf(“输入出错，请再输入范围内的值\n”);
printf(“请输入B城市的运量\n”);
scanf(“%d”,&countB);
}
printf(“请输入C城市的运量\n”);
scanf(“%d”,&countC);
printf(“请输入D城市的运量\n”);
scanf(“%d”,&countD);
printf(“请输入E城市的运量()\n”);
scanf(“%d”,&countE);
}
if(number==2){
srand((int)time(0)*10);
countB = rand()%31+30;
countC = rand()%31+30;
countD = rand()%31+30;
max=countB>countC?countB:countC;
max=max>countD?max:countD;
countE = rand()%(60-max)+40;
}
printf(" \n");
printf(“B城市的运量为 = %d\n”, countB);
printf(“C城市的运量为 = %d\n”, countC);
printf(“D城市的运量为 = %d\n”, countD);
printf(“E城市的运量为 = %d\n”, countE);
printf(" \n");
system(“pause”);
analayseB(); //对城市B
analayseC(); //对城市C
analayseD(); //对城市D
analayseE(); //城市E
printf(" \n");
int price;
price=a[0]+a[1]+a[2]+a[3];
printf(“\n”);
printf(“总费用为%d\n”,price);

system("pause");
printf("  \n");
printf("1 重新模拟一次；2 结束");
scanf("%d",&end);
printf("  \n"); 

}
return 0;
}

7.运行与检测报告
mood 1结果

Mood2结果

三、总结
程序整体上运行与题目要求吻合，算法大多比较通用，各个函数模块的正确性、完备性、对输入的容错能力以及算法的进一步改进在设计中都有表述，这道题使我熟悉了c语言的基本操作。