北京地铁最短线路综述

北京地铁最短路径

一、项目背景和要求

北京的地铁交通网络已经基本成型，建成的地铁线十多条，站点上百个，现需建立一个换乘指南打印系统，通过输入起点和终点站，打印出地铁换乘指南，指南内容包括起点站、换乘站、终点站。

二、功能介绍

* 地铁指定线路的查看
* 换乘指南查询

三、开发平台

* 开发语言 Java1.8
* 集成开发环境：IDEA

四、实现算法

* BFS深度优先算法

五、类职责划分

*Station 类存放站点信息
public class Station { private String StationName;/*记录站点名*/ private boolean Visited;/*是否被遍历过*/ private String PreStation;/*便于搜索是返回和记录*/ List<String> StationLine = new ArrayList<>();/*该站点存在的所有线路信息*/ List<Station> NearStation = new ArrayList<>();/*该站点存在的所有邻近站点信息*/ }

*Line 类存放线路信息
public class Line { String LineName;/*记录当前线路名*/ ArrayList<String> Station = new ArrayList<>();/*记录该线路中所有的站点名*/ }

*Main 类实现程序运转的主要功能
public class Main { static ArrayList<Line> LineList = new ArrayList<>();//存放所有线路的列表 static ArrayList<Station> StationList = new ArrayList<>();//存放线路站点的列表 static HashMap<String, Station> stationHashMap = new HashMap<>();//存放对应站点的Hash /*对文件进行读入和存储操作*/ public static void SubwayMessage(String pathname){}; /*输出线路信息*/ public static void PrintMessage(String StartStation, String EndStation){}; }

六、核心代码

数据的处理
`public static void SubwayMessage(String pathname){
try {
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(new File(pathname)));
String NowLine = null;
while ((NowLine=bufferedReader.readLine()) != null){
Line line = new Line();
String[] StationInformation = NowLine.split(" ");
line.setLineName(StationInformation[0]);
for (int i = 1; i < StationInformation.length-1; i++){
Station NowStation = new Station();
Station NextStation = new Station();
if(stationHashMap.containsKey(StationInformation[i])){
/如果hashmap中已经存在该站点信息，因为需要修改所以将它放入NowStation中/
NowStation = stationHashMap.get(StationInformation[i]);
stationHashMap.remove(StationInformation[i]);
}
else{
NowStation.setStationName(StationInformation[i]);
NowStation.setVisited(false);
}
if(stationHashMap.containsKey(StationInformation[i+1])){
/如果hashmap中已经存在该站点信息，因为需要修改所以将它放入NowStation中/
NextStation = stationHashMap.get(StationInformation[i+1]);
stationHashMap.remove(StationInformation[i+1]);
}
else{
NextStation.setStationName(StationInformation[i+1]);
NextStation.setVisited(false);
}
/如果站点不包含当前线路，将线路添加至站点/
if(!NowStation.getStationLine().contains(line.LineName)){
NowStation.getStationLine().add(line.LineName);
}
if(!NextStation.getStationLine().contains(line.LineName)){
NextStation.getStationLine().add(line.LineName);
}
/如果站点不含下一站，将相邻站添加至NextStation*/
if(!NowStation.getNearStation().contains(NextStation)){
NowStation.getNearStation().add(NextStation);
}
if(!NextStation.getNearStation().contains(NowStation)){
NextStation.getNearStation().add(NowStation);
}
NowStation.setPreStation(NowStation.getStationName());
NextStation.setPreStation(NextStation.getStationName());

stationHashMap.put(StationInformation[i], NowStation);
stationHashMap.put(StationInformation[i+1], NextStation);
/将当前站点添加至线路中/
if(!line.getStation().contains(NowStation.getStationName())){
line.getStation().add(NowStation.getStationName());
}
if(!line.getStation().contains(NextStation.getStationName())){
line.getStation().add(NextStation.getStationName());
}
}
LineList.add(line);
}
/释放资源/
bufferedReader.close();
} catch (IOException e) {
System.out.println("Read file error, Please try again!");
}
}`

*BFS广度优先搜索遍历
public static void SearchShortPath(String StartStation, String EndStation){ /*初始化所有站点的遍历信息*/ for (Map.Entry<String, Station> entry: stationHashMap.entrySet()){ entry.getValue().setVisited(false); } Queue<String> queue = new LinkedList<>(); queue.add(StartStation); while (!queue.isEmpty()){ /*如果队列不为空，移除队列头部，将该站设置为遍历过*/ String NowStation = queue.poll(); stationHashMap.get(NowStation).setVisited(true); if (NowStation.equals(EndStation)){ break; } /*对于该站点的所有相邻节点进行遍历，如果未被遍历，则PreStation设置为当前站，将该相邻站添加至队列中*/ for (Station station:stationHashMap.get(NowStation).NearStation){ if (stationHashMap.get(station.getStationName()).isVisited()==false){ stationHashMap.get(station.getStationName()).setPreStation(NowStation); queue.add(station.getStationName()); } } } }

*输出线路信息包含换乘站
public static void PrintMessage(String StartStation, String EndStation){ List<String> list = new ArrayList<>(); String NowStation = EndStation; String PreLine = ""; while (!NowStation.equals(StartStation)){ list.add(NowStation); NowStation = stationHashMap.get(NowStation).getPreStation(); } Collections.reverse(list); System.out.println("当前路程共经过："+(list.size())+"站"); System.out.print(StartStation); for (int i = 0; i < list.size(); i++){ if(stationHashMap.get(list.get(i)).getStationLine().size()==1){ /*如果当前站点只存在一条线路，显然不可能在此站换乘*/ System.out.print("-->"+stationHashMap.get(list.get(i)).getStationName()); PreLine = stationHashMap.get(list.get(i)).getStationLine().get(0); } else { /*如果该站点存在多条线路，并且下一站只有一条线路*/ if (stationHashMap.get(list.get(i+1)).getStationLine().size()==1){ /*如果该站和前一站线路相同，直接输出 * 如果不同，则表明为换乘线，输出该站名，然后显示换乘线路信息*/ if(stationHashMap.get(list.get(i+1)).getStationLine().get(0).equals(PreLine)){ System.out.print("-->"+stationHashMap.get(list.get(i)).getStationName()); } else{ System.out.println("-->"+stationHashMap.get(list.get(i)).getStationName()); System.out.println("换乘"+stationHashMap.get(list.get(i+1)).getStationLine().get(0)); PreLine = stationHashMap.get(list.get(i+1)).getStationLine().get(0); } } else{ /*对于多线路站点，如果包含前一站的线路信息说明不需要换乘 * 如果不包含，遍历前后两站的线路信息，换乘线路一定存在于两站都共有的线路节点中*/ if (stationHashMap.get(list.get(i+1)).getStationLine().contains(PreLine)){ System.out.print("-->"+stationHashMap.get(list.get(i)).getStationName()); } else{ boolean IsSame = false; for (int t1 = 0; t1 < stationHashMap.get(list.get(i)).getStationLine().size(); t1++){ if (stationHashMap.get(list.get(i+1)).getStationLine().contains(stationHashMap.get(list.get(i)).getStationLine().get(t1))){ System.out.println("-->"+stationHashMap.get(list.get(i)).getStationName()); System.out.println("换乘"+stationHashMap.get(list.get(i)).getStationLine().get(t1)); PreLine = stationHashMap.get(list.get(i)).getStationLine().get(t1); IsSame = true; break; } } if(IsSame){ System.out.print("-->"+stationHashMap.get(list.get(i)).getStationName()); } } } } } }

*查找线路信息
public static void SearchLine(String LineName){ List<String> Line = new ArrayList<>(); boolean IsSearch =false; for(Line line: LineList){ if (line.getLineName().equals(LineName)){ IsSearch = true; System.out.println("当前线路为"+LineName); for (int i = 0; i < line.getStation().size(); i++){ if (i == 0){ System.out.print(line.getStation().get(i)); }else{ System.out.print("-->"+line.getStation().get(i)); } } break; } } if(IsSearch == false){ System.out.println("未找到该线路"); } }