地铁结队开发（二）
由一可知两条线之间可以用ID也就是数字去做加减，
但是如果站多了，变成了2个以上，那就要标记换乘站了，虽然两条线的也有但是两条线只有1个点，而2条线以上的话就会有多了，
并且甚至还会组成一个闭环，这样如果还是只用ID去计算的话未免有些力不从心了，所以再加一条换乘
这样ID去计算一条线上的，遇到换线就进行换乘，然后再用ID去计算。这样的双重标记就很好了
经查阅，有一个 Dijkstra（迪杰斯特拉）算法可以解决
迪杰斯特拉算法：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以起始点为中心向外层层扩展，直到扩展到终点为止。
算法思想：（来自百度百科）
按路径长度递增次序产生算法：
把顶点集合V分成两组：
（1）S：已求出的顶点的集合（初始时只含有源点V0）
（2）V-S=T：尚未确定的顶点集合
将T中顶点按递增的次序加入到S中，保证：
（1）从源点V0到S中其他各顶点的长度都不大于从V0到T中任何顶点的最短路径长度
（2）每个顶点对应一个距离值
S中顶点：从V0到此顶点的长度
T中顶点：从V0到此顶点的只包括S中顶点作中间顶点的最短路径长度
依据：可以证明V0到T中顶点Vk的，或是从V0到Vk的直接路径的权值；或是从V0经S中顶点到Vk的路径权值之和
（反证法可证）
求最短路径步骤
算法步骤如下：
G={V,E}
1. 初始时令 S={V0},T=V-S={其余顶点}，T中顶点对应的距离值
若存在<V0,Vi>，d(V0,Vi)为<V0,Vi>弧上的权值
若不存在<V0,Vi>，d(V0,Vi)为∞
2. 从T中选取一个与S中顶点有关联边且权值最小的顶点W，加入到S中
3. 对其余T中顶点的距离值进行修改：若加进W作中间顶点，从V0到Vi的距离值缩短，则修改此距离值
重复上述步骤2、3，直到S中包含所有顶点，即W=Vi为止
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------另外百度百科里有给了专门的各类编程语言的迪杰斯特拉算法，我们用java的
Dijkstra（迪杰斯特拉）算法 —— Java实现
//visit初始为0，防止回溯 int visit[] = new int[n+1]; //假设起点为src, 终点为dst, 图以二维矩阵的形式存储，若graph[i][j] == 0, 代表i,j不相连 int Dijkstra(int src, int dst, int[][] graph){ PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<Node>(); //将起点加入pq pq.add(new Node(src, 0)); while(pq.size()){ Node t = pq.poll(); //当前节点是终点，即可返回最短路径 if(t.node == dst) return t.cost; //若当前节点已遍历过，跳过当前节点 if(visit[t.node]) continue; //将当前节点标记成已遍历 visit[t.node] = 1; for(int i = 0; i < n; i++){ if(graph[t.node][i] && !visited[i]){ pq.add(new Node(i, t.cost + graph[t.node][i])); } } } return -1 } //定义一个存储节点和离起点相应距离的数据结构 class Node implements Comparator<Node> { public int node; public int cost; public Node() { } public Node(int node, int cost) { this.node = node; this.cost = cost; } @Override public int compare(Node node1, Node node2) { if (node1.cost < node2.cost) return -1; if (node1.cost > node2.cost) return 1; return 0; } }
-----------------------------------------------------------------------------（我是一条华丽的分割线）---------------------------------------------------------------------------------------------
OK，铺垫工作完成，接下来进入实际的地铁多线Java开发程序
这里一共有3个java文件
我创建的包名为：test1
首先，建立一个Station类，其中存放我们的地铁线路的各个信息
Station.java
package test1; import java.util.HashMap; import java.util.LinkedHashSet; import java.util.Map; public class Station { private String name; //地铁站名称，假设具备唯一性 public Station prev; //本站在lineNo线上面的前一个站 public Station next; //本站在lineNo线上面的后一个站 //本站到某一个目标站(key)所经过的所有站集合(value)，保持前后顺序 private Map<Station,LinkedHashSet<Station>> orderSetMap = new HashMap<Station,LinkedHashSet<Station>>(); public Station (String name){ this.name = name; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public LinkedHashSet<Station> getAllPassedStations(Station station) { if(orderSetMap.get(station) == null){ LinkedHashSet<Station> set = new LinkedHashSet<Station>(); set.add(this); orderSetMap.put(station, set); } return orderSetMap.get(station); } public Map<Station, LinkedHashSet<Station>> getOrderSetMap() { return orderSetMap; } @Override public boolean equals(Object obj) { if(this == obj){ return true; } else if(obj instanceof Station){ Station s = (Station) obj; if(s.getName().equals(this.getName())){ return true; } else { return false; } } else { return false; } } @Override public int hashCode() { return this.getName().hashCode(); } }
其次：录入data数据
DataBuilder.java
package test1; import java.util.ArrayList; import java.util.HashSet; import java.util.List; import java.util.Set; public class DataBuilder { public static List<Station> line1 = new ArrayList<Station>();//1号线 public static List<Station> line2 = new ArrayList<Station>();//2号线 public static List<Station> line3 = new ArrayList<Station>();//3号线 public static List<Station> line10 = new ArrayList<Station>();//4号线 public static List<Station> lineS1 = new ArrayList<Station>();//5号线 public static List<Station> lineS8 = new ArrayList<Station>();//6号线 public static Set<List<Station>> lineSet = new HashSet<List<Station>>();//所有线集合 public static int totalStaion = 0;//总的站点数量 static { //1号线 String line1Str = "上庄南、上庄、西王、时光街、长城桥、和平医院、烈士陵园、新百广场、解放广场、平安大街、北国商城、博物院、体育场、北宋、谈固、朝晖桥、白佛、留村、火炬广场、石家庄东、南村、洨河大道、西庄、东庄、会展中心、行政中心、园博园、天元湖、东上泽、东洋"; String[] line1Arr = line1Str.split("、"); for(String s : line1Arr){ line1.add(new Station(s)); } for(int i =0;i<line1.size();i++){ if(i<line1.size()-1){ line1.get(i).next = line1.get(i+1); line1.get(i+1).prev = line1.get(i); } } /*******************************************************************************/ //2号线 String line2Str = "西古城、铁道大学、运河桥、蓝天圣木、长安公园、北国商城、大戏院、新世隆、东岗头、东三教、石家庄站、塔谈、塔谈南、南位、嘉华 "; 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); } } /*******************************************************************************/ //3号线 String line3Str = "西三庄、水上公园、柏林庄、市庄、市二中、新百广场、东里、槐安桥、西三教、石家庄站、东广场、孙村、塔冢、东王、南王、位同、三教堂、中仰陵、天山大街、南豆、韩通、北乐乡"; String[] line3Arr = line3Str.split("、"); for(String s : line3Arr){ line3.add(new Station(s)); } for(int i =0;i<line3.size();i++){ if(i<line3.size()-1){ line3.get(i).next = line3.get(i+1); line3.get(i+1).prev = line3.get(i); } } /*******************************************************************************/ //10号线 String line10Str = "碧水蓝湾、东良厢、华医学院、法商学院、滨河街、京广东街、塔谈南、南栗、南焦客运站、赵卜口、南王、经济学院、东明商城、儿童医院、北宋、长安医院、建华市场、北翟营、十里铺、南高营、交通驾校"; String[] line10Arr = line10Str.split("、"); for(String s : line10Arr){ line10.add(new Station(s)); } for(int i =0;i<line10.size();i++){ if(i<line10.size()-1){ line10.get(i).next = line10.get(i+1); line10.get(i+1).prev = line10.get(i); } } /*******************************************************************************/ //s1号线 String lineS1Str = "宫家庄、法商学院、东五里、碧海云天、审计厅、益友百货、和平医院、西焦、合作路、农科院、火车北站、市庄、军械学院、蓝天圣木、常青园、建华市场、南翟营\r\n" + ""; String[] lineS1Arr = lineS1Str.split("、"); for(String s : lineS1Arr){ lineS1.add(new Station(s)); } for(int i =0;i<lineS1.size();i++){ if(i<lineS1.size()-1){ lineS1.get(i).next = lineS1.get(i+1); lineS1.get(i+1).prev = lineS1.get(i); } } /*******************************************************************************/ //s8号线 String lineS8Str = "东明商城、国际城、二十里铺、留村、星辰广场、北豆、南豆、东仰陵、北郗马、东佐"; String[] lineS8Arr = lineS8Str.split("、"); for(String s : lineS8Arr){ lineS8.add(new Station(s)); } for(int i =0;i<lineS8.size();i++){ if(i<lineS8.size()-1){ lineS8.get(i).next = lineS8.get(i+1); lineS8.get(i+1).prev = lineS8.get(i); } } lineSet.add(line1); lineSet.add(line2); lineSet.add(line3); lineSet.add(line10); lineSet.add(lineS1); lineSet.add(lineS8); totalStaion = line1.size() + line2.size() + line3.size() + line10.size() + lineS1.size() + lineS8.size(); System.out.println("总的站点数量："+totalStaion); } }
最后，就是我们的最重要的查询方法（也就是Dijkstra）写入了
Subway.java
package test1; import java.util.ArrayList; import java.util.LinkedHashSet; import java.util.List; import java.util.Scanner; public class Subway { private List<Station> outList = new ArrayList<Station>();//记录已经分析过的站点 //计算从s1站到s2站的最短经过路径 public void calculate(Station s1,Station s2){ if(outList.size() == DataBuilder.totalStaion){ 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<Station> Linkedstations = getAllLinkedStations(s1); 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（有多个的话，随意取一个） 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;//前面这个1表示计算路径需要去除自身站点，后面这个1表示增加了1站距离 if(s1.getAllPassedStations(child).contains(child)){ //如果s1已经计算过到此child的经过距离，那么比较出最小的距离 if((s1.getAllPassedStations(child).size()-1) > shortestPath){ //重置S1到周围各站的最小路径 s1.getAllPassedStations(child).clear(); s1.getAllPassedStations(child).addAll(s1.getAllPassedStations(parent)); s1.getAllPassedStations(child).add(child); } } else { //如果s1还没有计算过到此child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，往外面站点扩展 } //取参数station到各个站的最短距离，相隔1站，距离为1，依次类推 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<Station> set = station.getAllPassedStations(s);//参数station到s所经过的所有站点的集合 if(set.size() < minPatn){ minPatn = set.size(); rets = s; } } return rets; } //获取参数station直接相连的所有站，包括交叉线上面的站 private List<Station> getAllLinkedStations(Station station){ List<Station> linkedStaions = new ArrayList<Station>(); for(List<Station> line : DataBuilder.lineSet){ if(line.contains(station)){//如果某一条线包含了此站，注意由于重写了hashcode方法，只有name相同，即认为是同一个对象 Station s = line.get(line.indexOf(station)); if(s.prev != null){ linkedStaions.add(s.prev); } if(s.next != null){ linkedStaions.add(s.next); } } } return linkedStaions; } /** * desc: How to use the method * author chaisson * since 2015-5-31 * version 1.0 */ public static void main(String[] args) { long t1 = System.currentTimeMillis(); Subway sw = new Subway(); Scanner sc = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入起点站："); String s1 = sc.nextLine(); System.out.println("请输入终点站："); String s2 = sc.nextLine(); sw.calculate(new Station(s1), new Station(s2)); long t2 = System.currentTimeMillis(); System.out.println(); System.out.println("耗时："+(t2-t1)+"ms"); } }
OK我们的程序到这里就完成了，下面是截图
