北京地铁出行线路规划具体实现

北京地铁出行线路规划具体实现

北京地铁出行线路规划分析:https://www.cnblogs.com/liyi2019/p/11565218.html

1.编程语言选择以及算法的选用

  该程序我使用了python语言，因为python语言有许多的优势，列表和字典能让我更加方便的存储和查询地铁站点线路，由于我采用了邻接表的方式存储，python的字典数据类型能够直接帮我建立邻接表，不需要另外定义。在算法方面，由于该项目是无向无权图计算两站点间最短距离，因此我采用了BFS算法来实现该项目，BFS算法的时间复杂度在采用邻接表存储时是O(n+e),n为顶点数,e为边数。

2.代码组成

导入的包

from collections import deque
import sys

1)判断是否有输入有效参数

q=0
flag=True
while q<len(sys.argv):
    if sys.argv[q]=='-map':
        flag=False
    if sys.argv[q]=='-a':
        flag=False
    if sys.argv[q]=='-o':
        flag=False
    if sys.argv[q]=='-b':
        flag=False
    q+=1
if flag:
    print('未输入有效参数')
    exit(0)

2) -map输入

def duru(src1):
    if(src1==''):
        return
    try:
        src = open(src1, "r", encoding='UTF-8')
        dst = open("E:\\作业\\软件工程\\输入.txt", "w", encoding='UTF-8')
        dst.write(src.read())
        src.close()
        dst.close()
    except:
        print('无此文件')
        exit(0)

src1=''
q=0
while q<len(sys.argv):
    if sys.argv[q]=='-map':
        src1=sys.argv[q+1]
        # "E:\\作业\\软件工程\\北京地铁路线.txt"
        duru(src1)
    q+=1

将-map后的输入文件地址传入输入.txt当中，方便之后的读取。

3)通过导入的数据建立邻接表

file_name = "E:\\作业\\软件工程\\输入.txt"
file = open(file_name,encoding='UTF-8')
xl =[]
xl1 =[]
while True:
    s = file.readline()
    if s == '\n' or s == '':
        break
    i=s.index(':')
    xl.append(s[:i])
    xl.append(s[i+1:-1])
j=1
x=-1
y=-1
graph = {}
zx={}

while j<len(xl) :
   xl1.append(xl[j-1])
   xl1.append([])
   while True:
    x=y
    y=(xl[j]).find(' ',x+1)
    if y < 0:
        zx[(xl[j])[x + 1:]] = []
        graph[(xl[j])[x+1:]] = []
        xl1[j].append((xl[j])[x+1:])
        break
    zx[(xl[j])[x+1:y]]=[]
    graph[(xl[j])[x+1:y]]=[]
    xl1[j].append((xl[j])[x+1:y])
   y=-1
   j+=2

j=1
x=-1
y=-1
while j<len(xl) :
   while True:
    x=y
    y=(xl[j]).find(' ',x+1)
    if y < 0:
        zx[(xl[j])[x + 1:]].append(xl[j-1])
        break
    zx[(xl[j])[x + 1:y]].append(xl[j-1])
   y=-1
   j+=2
j=0
d={}
while j<len(xl) :
   d[xl[j]]=xl[j+1]
   j+=2
file.close()
j=1
x=-1
y=-1

while j<len(xl) :
    while True:
        x=y
        y = (xl[j]).find(' ',x+1)
        if  (xl[j]).find(' ',y+1) < 0:
            graph[(xl[j])[x + 1:y]].append((xl[j])[y + 1:])
            graph[(xl[j])[y + 1:]].append((xl[j])[x + 1:y])
            break
        graph[(xl[j])[y+1:(xl[j]).find(' ',y+1)]].append((xl[j])[x+1:y])
        graph[(xl[j])[x + 1:y]].append((xl[j])[y + 1:(xl[j]).find(' ', y + 1)])
        if y<0 :
            break
    y=-1
    j+=2
graph2={}
for key in graph:
    graph2[key]=list(set(graph[key]))

4)BFS算法实现

def zdist(name,name2):
      return name == name2

f = {}
def search(z1,z2,s):
    if z1 not in graph2.keys():
        s.write('无此站点或少输了参数')
        s.write('\n')
        print('无此站点或少输了参数')
        return False
    if z2 not in graph2.keys():
        s.write('无此站点或少输了参数')
        s.write('\n')
        print('无此站点或少输了参数')
        return False
    search_queue = deque()
    search_queue += graph2[z1]
    for i in graph2[z1]:
        f[i]=z1
    searched = [z1]
    while search_queue:
        zd = search_queue.popleft()
        if not zd in searched:
            if zdist(zd,z2):
                luxian = []
                while True:
                    luxian.append(z2)
                    if (z2 == z1):
                        break
                    else:
                        z2 = f[z2]
                luxian.reverse()
                return luxian
            else:
                for i in graph2[zd]:
                    if i in f.keys() :
                        continue
                    f[i]=zd
                    search_queue += [i]
                searched.append(zd)
    return False

字典f用来存储已经遍历过的站点的上一站信息， 列表luxian用来存储从起始站点到终点站的路线

5)查询线路并输出

def cxallzd(xl,xl1,s):
    if xl in xl1:
        i=xl1.index(xl)+1
    else:
        s.write('无此地铁线路')
        s.write('\n')
        print('无此地铁线路')
        return
    c=0
    while c<len(xl1[i]):
        s.write(xl1[i][c])
        s.write('\n')
        print(xl1[i][c])
        c+=1

6)查询站点并输出

def cxzd(z1,z2,s) :
    xianl=search(z1,z2,s)
    if not xianl:
        return
    s.write(str(len(xianl)))
    s.write('\n')
    print(len(xianl))
    c=1
    nowxl=list(set(zx[xianl[0]])&set(zx[xianl[1]]))
    s.write(xianl[0])
    s.write('\n')
    print(xianl[0])
    while c<len(xianl):
        nextxl=list(set(zx[xianl[c]])&set(zx[xianl[c-1]]))
        if nowxl[0] not in nextxl:
            nowxl=nextxl
            s.write(nowxl[0])
            s.write('\n')
            print(nowxl[0])
        s.write(xianl[c])
        s.write('\n')
        print(xianl[c])
        c+=1

通过比较当前线路的值是否存在于下一线路的列表当中来确定是否转站

7)读入参数并运行函数

src2=''
q=0
while q<len(sys.argv):
    if sys.argv[q]=='-o':
        src2=sys.argv[q+1]
        # "E:\\作业\\软件工程\\输出.txt"
    q += 1
if src2=='':
    src2="输出(default).txt"
shuchu = open(src2, "w",encoding='UTF-8')
q=0
while q<len(sys.argv):
    if sys.argv[q] == '-a':
        cxallzd(sys.argv[q+1], xl1, shuchu)
        shuchu.write('\n')
        print('\n')
    q += 1

q=0
while q<len(sys.argv):
    if sys.argv[q] == '-b':
        cxzd(sys.argv[q+1],sys.argv[q+2],shuchu)
        shuchu.write('\n')
        print('\n')
    q += 1

shuchu.close()

3.运行演示

-map 北京地铁路线.txt -b 苹果园 金安桥

-map 北京地铁路线.txt -b 苹果园 金安桥 -o 输出(new).txt

-map 北京地铁路线.txt -a 北京地铁二号线

4.错误演示

-map 北京地铁路线.txt -a 北京地铁

-map 北京地铁路线.txt -b 北京 地铁

-map xxx.txt -b 北京 地铁