地铁线路最短路径
1.主要功能：
提供一副地铁线路图，计算指定两站之间最短（最少经过站数）乘车路线；输出指定地铁线路的所有站点。
2.具体实例：
以北京地铁为例，地铁线路信息如下图片：
站点信息格式为：
地铁线路总数
线路1 站名1 站名2 ... 站名n
线路2 站名1 站名2 ... 站名n
线路n 站名1 站名2 ... 站名n
3.实现功能：
通过一定的规则录入地图信息
查询两个地点之间存在的路线
为用户提供一个两个地点之间最短的路径（默认任何两个站点之间距离相等）
4.实现语言：java（IDE：eclipse）
5.实现算法：
Dijkstra算法
迪杰斯特拉算法(Dijkstra)是由荷兰计算机科学家狄克斯特拉于1959 年提出的，因此又叫狄克斯特拉算法。
它是从一个顶点到其余各顶点的最短路径算法，解决的是有权图中最短路径问题。迪杰斯特拉算法主要特点是从起始点开始，采用贪心算法的策略，每次遍历到始点距离最近且未访问过的顶点的邻接节点，直到扩展到终点为止。
Dijkstra算法算是贪心思想实现的。首先把起点到所有点的距离存下来找到最近的，然后遍历一遍把刚刚找到的距离最近的点作为中转站来看，其他点会不会更离得近，如果更近了就更新距离，这样把所有的点找遍之后就存下了起点到其他所有点的最短距离。
在此不考虑实际中各个站点间的距离，默认每个站点之间的距离为1。
Dijkstra算法详解：https://blog.csdn.net/lbperfect123/article/details/84281300
6.类职责划分
1.地铁站点信息Station：
private String name; //地铁站名称，地铁站名称在所有站点中唯一且不相同，作为标识信息
public Station prev; //前一个站
public Station next; //后一个站
public Station (String name){
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//本站到某一个目标站所经过的所有站
private Map<Station,LinkedHashSet
//staion储存目的站点，LinkedHashset
//获取到目标站的所有站点
public LinkedHashSet
if(orderSetMap.get(station) == null){
LinkedHashSet
set.add(this);
resource.put(station, set);
}
return orderSetMap.get(station);
}
public Map<Station, LinkedHashSet
return orderSetMap;
}
public boolean equals(Object obj) {//判断两个站点信息是否属于同一个站点
if(this == obj){
return true;
} else if(obj instanceof Station){
Station s = (Station) obj;//用Station类型的主属性name进行判断
if(s.getName().equals(this.getName())){
return true;
}
else {
return false;
}
}
else {
return false;
}
}
2.地铁线路的信息储存格式：
//直接输入地铁线路信息
//1号线
String line1Str = "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 国贸 大望路 四惠 四惠东";
String[] line1Arr = line1Str.split(" ");
for(String s : line1Arr){
line1.add(new Station(s));//把字符串中的站点创建为Station类型储存在该线路中
}
for(int i =0;i<line1.size();i++){
if(i<line1.size()-1){
line1.get(i).next = line1.get(i+1);//设置地铁线路前后站点顺序
line1.get(i+1).prev = line1.get(i);//设置地铁线路前后站点顺序
}
}
//2号线
String line2Str = "西直门 积水潭 鼓楼大街 安定门 雍和宫 东直门 东四十条 朝阳门 建国门 北京站 崇文门 前门 和平门 宣武门 长椿街 复兴门 阜成门 车公庄 西直门";
String[] line2Arr = line2Str.split(" ");
for(String s : line2Arr){
line2.add(new Station(s));
}
for(int i =0;i<line2.size();i++){
if(i<line2.size()-1){
line2.get(i).next = line2.get(i+1);
line2.get(i+1).prev = line2.get(i);
}
}
类似这样子的直接存储地铁站点信息
7.核心代码
//获取参数station直接相连的所有站
private List
List
for(List
if(line.contains(station)){
Station s = line.get(line.indexOf(station));
if(s.prev != null){
linkedStaions.add(s.prev);//加入该站点的前一站
}
if(s.next != null){
linkedStaions.add(s.next);//加入该站点的后一站
}
}
}
return linkedStaions;
}
//计算某个起点站到各个站的最短距离，距离x站，则距离为x
private Station getShortestPath(Station station){
int minPatn = Integer.MAX_VALUE;
Station rets = null;
for(Station s :station.getOrderSetMap().keySet()){
if(outList.contains(s)){
continue;
}
LinkedHashSet
if(set.size() < minPatn){
minPatn = set.size();
rets = s;
}
}
return rets;
}
//计算从七点站到目的站的最短路线
public void calculate(Station s1,Station s2){
if(outList.size() == Lines.totalStaion){
//输出起点站到目标站点的查询结果
System.out.println("找到目标站点："+s2.getName()+"，共经过"+(s1.getAllPassedStations(s2).size()-1)+"站");
for(Station station : s1.getAllPassedStations(s2)){
System.out.print(station.getName()+"->");
}
return;
}
if(!outList.contains(s1)){
outList.add(s1);
}
//如果起点站的OrderSetMap为空，则第一次用起点站的前后站点初始化之
if(s1.getOrderSetMap().isEmpty()){
List
for(Station s : Linkedstations){
s1.getAllPassedStations(s).add(s);
}
}
Station parent = getShortestPath(s1);//获取距离起点站s1最近的一个站（
if(parent == s2){
System.out.println("找到目标站点："+s2+"，共经过"+(s1.getAllPassedStations(s2).size()-1)+"站");
for(Station station : s1.getAllPassedStations(s2)){
System.out.print(station.getName()+"->");
}
return;
}
for(Station child : getAllLinkedStations(parent)){
if(outList.contains(child)){
continue;
}
int shortestPath = (s1.getAllPassedStations(parent).size()-1) + 1;
if(s1.getAllPassedStations(child).contains(child)){
//如果起始站s1已经计算过到此站点的经过距离，那么比较计算出最小的距离
if((s1.getAllPassedStations(child).size()-1) > shortestPath){
s1.getAllPassedStations(child).clear();
s1.getAllPassedStations(child).addAll(s1.getAllPassedStations(parent));
s1.getAllPassedStations(child).add(child);
}
} else {
//如果起始站s1还没有计算过到此站点的经过距离
s1.getAllPassedStations(child).addAll(s1.getAllPassedStations(parent));
s1.getAllPassedStations(child).add(child);
}
}
outList.add(parent);
calculate(s1,s2);//重复计算
}
private void getLines(String s) {//非常非常原始的选择方法，只列举出了一部分，后续线路和列举出的部分相似
switch(s)
{
case"1":
System.out.println("地铁1号线： ");
for(Station station : Lines.line1){
System.out.print(station.getName()+"->");
}
case"2":
System.out.println("地铁2号线： ");
for(Station station : Lines.line2){
System.out.print(station.getName()+"->");
}
case"4":
System.out.println("地铁4号线： ");
for(Station station : Lines.line4){
System.out.print(station.getName()+"->");
}
case"5":
System.out.println("地铁5号线： ");
for(Station station : Lines.line5){
System.out.print(station.getName()+"->");
}
case"6":
System.out.println("地铁6号线： ");
for(Station station : Lines.line6){
System.out.print(station.getName()+"->");
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入要提供的服务:（1:获取两个站点最佳路线 2：查询地铁线路信息) ");
double a = sc.nextDouble();
if(a==1)
{
//键盘输入起始站与结束站
System.out.print("请输入起始站: ");
String s1 = sc.next();
System.out.print("请输入目的站: ");
String s2 = sc.next();
Subway k = new Subway();
k.calculate(new Station(s1), new Station(s2));
System.out.println();
}
else if(a==2) {
System.out.print("请输入要查询的地铁线路: ");
String s = sc.next();
Subway k = new Subway();
k.getLines(s);
}
else System.out.print("输入错误 ");
}
8.测试用例
查询地铁线路站点信息：
同一条地铁线路，不需要换乘：
换乘一次：
换乘两次：
多站乘坐：
9.总结：
代码已上传至https://github.com/Kirame0/Subway-
· 此次实验的实践，我通过算法的重新学习和相关资料的参考学习，依据网络上的一些博客内容实例，进行了一定的修改，磕磕绊绊地完成了一部分的功能。这让我意识到了自己在java编程方面的不熟练和陌生，以及实战经验的可贵，我以后应该多多练习编程能力。另外，以前真的不熟悉博客的编写操作，这次也学习了一些博客编写的排版和页面设置等知识。
·在这次实验中，使用文件读取的过程中，总程序发生多次错误，查阅了资料后仍未修改成功，采用直接输入了地铁线路信息。这次的实验中，有很多功能没有很好地实现，需要继续努力。
· 除了锻炼了自己的代码实现能力之外，自己对于开发软件，完成需求以及搜索对完成相应功能需要的资料、学习这一过程也有了新的认识和体验。
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