SubwayPlan

GitHub:https://github.com/wakerh1/subwayBJ

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北京地铁图片：

地铁出行路线规划项目需求及实现概要：

　　1.设计一种文件格式用于存储地铁信息

　　2.设计启动程序并读取地铁信息文件的命令行

　　3.可以输出查询的具体地铁路线的所有途径地铁站点

　　4.能够告知用户两个站点之间的最短路线

　　5.进行代码复审

　　6.进行测试

　　7.进行性能检测

　

主要术语表：

中文名	英文	解释
线路	Line	地铁线路，线路上有很多的站点
站点	Station	地铁站点

主要模块介绍：

序号	模块名称	主要功能	对应java文件或方法类
1	主模块	流程控制、文件数据读入	src/subwayMap/subway_0
2	核心算法模块	实现Dijkstra算法和最短路径算法	src/subwayMap/subway_0中的 方法类 dijkstraTravel shortestPath
3	输出模块	输出站点与线路信息	src/subwayMap/Main

　　 1.输出模块

• -b 后 输入线路名，输出该线路对应的所有站点

　　　　

示例：
-b
请输入线路名
1号线

• -a后输入起始站和终点站，生成最短路径并生成：

　　

示例：
-a
请输入起点:
苹果园
请输入终点:
白堆子
最短路径生成:

　　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

　　

HashMap 存储全部的站点信息，并以站点名称为key

• 使用for循环遍历后使所有站结点都为为访问状态
• 定义flag遍历来控制循环开始
• 通过循环遍历找出站点中未被访问过，同时路径总站数最少的路线各点

　　具体代码如下：

　　

private void dijkstraTravel(Station s){
        Set<Station> set = map.keySet();
        //for循环使所有站节点都为未访问状态
        for (Station station : set) {

            station.visited = false;
            station.dist = Integer.MAX_VALUE;
        }

        s.dist = 0;//先令起点距离为0

        boolean flag = true;//控制循环开始
        while(flag){
            Station v = null;//表示当前站节点
            Station w;//表示当前站节点的邻接节点

            //for循环找出站节点中未被访问  且距离(dist)最小的站节点
            for (Station station : map.keySet()) {
                if(station.visited == true)
                    continue;
                if(v == null || station.dist < v.dist)
                    v = station;
            }

            //访问当前节点
            v.visited = true;

            //遍历当前节点的邻接节点
            List<Edge> 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;

                    //修改邻接节点的距离和路径
                    if(v.dist + d < w.dist){
                        w.dist = v.dist + d;
                        w.path = v;
                    }
                }
            }

            //遍历节点集  有未遍历的节点则while循环继续
            Iterator<Station> iterator = map.keySet().iterator();
            while(iterator.hasNext()){
                if(!iterator.next().visited){
                    flag = true;
                    break;
                }
            }
            if(!iterator.hasNext())
                flag = false;
        }
    }

3.主模块

• 　　文件数据读入

　　　　

//部分代码：
private void fileReader(){
        File f = new File("mapdata/subwayInfo_bj.txt");
        if(f.exists()){

            try {
                FileReader out = new FileReader(f);
                BufferedReader br = new BufferedReader(out);

                String line = null;//用于按行读取文件
                int nums = Integer.parseInt(br.readLine());//记录一共多少条地铁线

• 处理特殊情况（环路、起始站和终止站同站、不存在站名、不存在路线）

　　　　

//1 始发站问题
                        if(j == 0){
                            head = s;
                        }

                        //2 终点站问题(环路则处理 非环路不处理)
                        if(j == trackStationsNum-1 && nextDistance > 0){
                            //环路要在始发站 存储到达终点站的边信息
                            map.get(head).add(pre);
                            //对终点站存储始发站的边信息
                            map.get(s).add(new Edge(head,trackName,nextDistance));
                        }

• 　　定义数据结构

　　　　

private class Station{
        String stationName;
        boolean visited;

        //以下两个变量用于迪杰斯特拉算法
        int dist;
        Station path;
        String trackName;
        int SetTname=0;
        String pretrackname;

        public Station(String stationName) {
            super();
            this.stationName = stationName;
            this.visited = false;
            this.dist = Integer.MAX_VALUE;//类似于无穷了
            this.path = null;
            this.trackName = null;
            this.pretrackname = null;
        }
}

private class Edge{
        //String name;
        Station station;
        String lineName;
        int distance;

        public Edge(Station station, String lineName, int distance) {
            super();
            this.station = station;
            this.lineName = lineName;
            this.distance = distance;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "Edge [station=" + station + ", lineName=" + lineName + ", distance=" + distance + "]";
        }
    }

实现思路：

本次大作业我们要完成的主要任务有设计文件的存储格式、查询地铁线路和站点间最短路线问题。

首先对于站点信息的文件存储格式，可以使用xml格式或者json格式，如果使用json格式侧需要编写相应的json格式转换的代码，但是json格式的方便程度是比较高的。而xml格式则比较繁琐。

1.要查询地铁线路，可以建立一个线路（Line）的list，在Java中可以使用ArrayList，而每个线路又是一个站点（station）它的列表，那么只需要遍历线路列表找到查询的线路并输出就可以（但是这样性能上可能会差一些），也要记得处理异常情况——找不到查询线路的问题。

2.要得出两个站点之间的最短路径，那么迪杰斯特拉算法是一种不错的选择，广度优先遍历同样可行；对于广度优先遍历，只要明确一点，最先找到终点站的路线就是最短路线。这里的异常情况是——找不到要查询的站点。

本次大作业如果使用C/C++来实现的话，性能上会有一定的优势，但是本次大作业的结构与功能并不是很复杂，java语言也可以胜任；鉴于个人对C++、Json格式的练习较少，我打算使用Java语言来编写此次大作业。

以下是输入格式设计：

{

1号线 23
苹果园    1
古城 1
八角游乐园  1
八宝山    1
玉泉路    1
五棵松    1
万寿路    1
公主坟    1
军事博物馆  1
木樨路    1
南礼士路   1
复兴门    1
西单 1
天安门西   1
天安门东   1
王府井    1
东单 1
建国门    1
永安里    1
国贸 1
大望路    1
四惠 1
四惠东    -1

}

线路名后跟着线路总站点数，然后每条线路包含所有的站点名，每个站点名后跟着的1代表一站，计算最短路径

时采用的是对比路线所需要经过的站数是否最少。

测试分析：

　　1）功能测试

　　　　1.读入文件（已经在主模块中直接读取）

　　　　2.查询线路，参数为：-b 1号线

　　　　

测试结果：
-b
请输入线路名
1号线
苹果园
古城
八角游乐园
八宝山
玉泉路
五棵松
万寿路
公主坟
军事博物馆
木樨路
南礼士路
复兴门
西单
天安门西
天安门东
王府井
东单
建国门
永安里
显示路线成功

　　　　3.查询最短线路：

　　　　参数为-a  苹果园 白堆子(目前存在一些不足，个别乘坐线路的描述存在问题）

　　　　　

-a
请输入起点:
苹果园
请输入终点:
白堆子
最短路径生成:
乘1号线
苹果园
乘1号线
古城
乘1号线
八角游乐园
乘1号线
八宝山
乘1号线
玉泉路
乘1号线
五棵松
乘1号线
万寿路
乘1号线
公主坟
乘1号线
军事博物馆
乘9号线
白堆子
生成成功

　　　2）异常情况处理测试：

　　　　1.起点与终点相同：-a 苹果园 苹果园

　　　　

-a
请输入起点:
苹果园
请输入终点:
苹果园
最短路径生成:
起点与目的地重合
乘1号线
苹果园
生成成功

　　　　　

　　　　　2.起点或终点不存在: -a 苹果园 钱塘江

　　　　　　　　　  　　　　   -a 钱塘江 西直门

　

-a
请输入起点:
苹果园
请输入终点:
钱塘江
最短路径生成:
不存在的目的地
钱塘江

-a
请输入起点:
钱塘江
请输入终点:
西直门
最短路径生成:
不存在的起点

　　　　　　3.起点或终点不存在: -b 八十八号线

 

-b
请输入线路名
八十八号线
不存在该路线

参考文档：https://github.com/lihaibin921/subwayMap

修改部分：增加了输出在换乘点换乘的功能

　　　　　参考文档中不含有输出单条路线所有站点功能

　　　　　 修改输出方式

　　　　　 对原始的数据结构进行了修改