学习进度3/16

一、基础数据与背景
基于北京地铁线路图设计系统，标注 7 号线双井站暂缓开通。
需存储线路号、车站 ID、站点名称、换乘信息、相邻站点等核心数据。
二、核心功能设计
基础查询
线路查询：输入线路号，按顺序输出该线路所有站点。
站点查询：输入站点名，输出途经该站的所有线路。
起终点查询：输出最短路径、途经站数、站点列表及换乘线路。
进阶功能
最短路径封装为类并完成单元测试。
车站遍历：输入起始站，输出遍历所有站点的总站数与路径（换乘不出地铁系统）。
最少换乘：规划起点到终点换乘次数最少的线路。
开发目标：完成手机端地铁查询系统开发。
三、关键要求
数据需清晰表示站点相邻关系与换乘信息。
路径输出需明确换乘线路、行驶方向，遍历需保证站点仅经过一次
、打开 IDEA，新建项目
打开 IntelliJ IDEA
点击 New Project
选择 Java → 下一步
项目名随便写：SubwaySystem
点 Finish
第二步：建包结构（必须按我这个来）
在 src 上右键 → New → Package，依次建 3 个包：
entity
service
test
结构：
plaintext
src/
├── entity/
├── service/
├── test/
第三步：写第一个类 —— 站点类 Station
在 entity 上右键 → New → Java Class → 输入 Station
把下面代码完整复制进去：
java
运行
package entity;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Station {
private String id;
private String name;
private List lines = new ArrayList<>();
private List neighbors = new ArrayList<>();

public Station(String id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}

public void addLine(String line) {
if (!lines.contains(line)) {
lines.add(line);
}
}

public void addNeighbor(Station station) {
if (!neighbors.contains(station)) {
neighbors.add(station);
}
}

// getter
public String getId() { return id; }
public String getName() { return name; }
public List getLines() { return lines; }
public List getNeighbors() { return neighbors; }
}
第四步：写第二个类 —— 线路类 Line
在 entity 上右键 → New → Java Class → Line
复制代码：
java
运行
package entity;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Line {
private String name;
private List stations = new ArrayList<>();

public Line(String name) {
this.name = name;
}

public void addStation(Station station) {
stations.add(station);
station.addLine(this.name);
}

// getter
public String getName() { return name; }
public List getStations() { return stations; }
}
第五步：写核心业务类 SubwayService
在 service 上右键 → New → Java Class → SubwayService
复制代码：
java
运行
package service;

import entity.Line;
import entity.Station;
import java.util.*;

public class SubwayService {
private final Map<String, Station> stationMap = new HashMap<>();
private final Map<String, Line> lineMap = new HashMap<>();

// 添加站点
public void addStation(String id, String name) {
if (!stationMap.containsKey(name)) {
stationMap.put(name, new Station(id, name));
}
}

// 添加线路，并自动建相邻关系
public void addLine(String lineName, List stationNames) {
Line line = new Line(lineName);
lineMap.put(lineName, line);

Station prev = null;
for (String name : stationNames) {
addStation(UUID.randomUUID().toString(), name);
Station curr = stationMap.get(name);
line.addStation(curr);

if (prev != null) {
curr.addNeighbor(prev);
prev.addNeighbor(curr);
}
prev = curr;
}
}

// 1. 查线路：返回该线路所有站
public List getStationsByLine(String lineName) {
Line line = lineMap.get(lineName);
if (line == null) return Collections.emptyList();

List names = new ArrayList<>();
for (Station s : line.getStations()) {
names.add(s.getName());
}
return names;
}

// 2. 查站点经过哪些线路
public List getLinesByStation(String stationName) {
Station s = stationMap.get(stationName);
return s == null ? Collections.emptyList() : s.getLines();
}

// 3. 最短路径（站数最少）
public List findShortestPath(String start, String end) {
Station sStart = stationMap.get(start);
Station sEnd = stationMap.get(end);
if (sStart == null || sEnd == null) return Collections.emptyList();

Queue<List> queue = new LinkedList<>();
Set visited = new HashSet<>();
queue.add(Collections.singletonList(sStart));
visited.add(sStart);

while (!queue.isEmpty()) {
List path = queue.poll();
Station last = path.get(path.size() - 1);

if (last == sEnd) {
List result = new ArrayList<>();
for (Station st : path) result.add(st.getName());
return result;
}

for (Station neighbor : last.getNeighbors()) {
if (!visited.contains(neighbor)) {
visited.add(neighbor);
List newPath = new ArrayList<>(path);
newPath.add(neighbor);
queue.add(newPath);
}
}
}
return Collections.emptyList();
}
}