数据结构课程设计说明书公交乘车.docx
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数据结构课程设计说明书公交乘车
《数据结构与算法设计》
课程设计任务书
题目
公交咨询程序
学生姓名
孙宝琳
学号
200701030124
专业班级
数学0701
设
计
内
容
与
要
求
【问题描述】
利用图实现公交咨询系统，包括公交线路查询、站点查询以及最优乘车方案的查询。
【软件功能】
1．从文件中接收图和公交车信息；
2．可实现确定公交线路查询，即输出该车的所有站点；
3．可以对某一个站点进行查询输出该站点的所有下一站；
4．可以对乘车方案进行查询，即输出确定起点，终点的最优乘车方案，换车输出换车次数及换车站点；
【算法思想】
设计公交车类（车号，路程长度，终点站）、图类（站点名，公交车类，现有路线条数，现有站点数）、Dijkstra算法类（最短路径上的最后一个站点，最短路径的站点数）；从文件中接收内容并对图和公交车进行初始化，公交线路查询——在图中找到起点站，按顺序输出所有公交车号相同的站点；乘车方案中利用Dijkstra算法算出最优路线，并有最短路径的最后一个站点将路径上的所有站点入栈，出站时判断是否换车并输出方案；
【提交成果】
1.“《数据结构与算法设计》课程设计任务书”一份，打印装袋；
2.“《数据结构与算法设计》课程设计报告”一份，打印装袋；
3、上面两项内容的word文档，通过电子邮件交到指导教师。
起止时间
2009年6月8日至2009年6月19日
指导教师签名
年月日
系（教研室）主任签名
年月日
学生签名
孙宝琳2009年6月18日
数据结构与算法设计课程设计
专业数学与应用数学班级数学0701学号************
姓名孙宝琳完成日期6.18指导教师（签名）
1、程序设计说明书
【设计题目】公交咨询程序
【问题描述】
利用图实现公交咨询系统，包括公交线路查询、站点查询以及最优乘车方案的查询。
【软件功能】
1从文件中接收图和公交车信息；
2可实现确定公交线路查询，即输出该车的所有站点；
3可以对某一个站点进行查询输出该站点的所有下一站；
4可以对乘车方案进行查询，即输出确定起点，终点的最优乘车方案，换车输出换车次数及换车站点；
【算法思想】
设计公交车类（车号，路程长度，终点站），图类（站点名，公交车类，现有路线条数，现有站点数），Dijkstra算法类（最短路径上的最后一个站点，最短路径的站点数）；从文件中接收内容并对图和公交车进行初始化，公交线路查询——在图中找到起点站，按顺序输出所有公交车号相同的站点；乘车方案中利用Dijkstra算法算出最优路线并有最短路径的最后一个站点输出乘车方案；
【类的设计】
structBus//公交车类
{
intnumber;//公交车号
intlength;//总站数
charbus_state[Maxstate][20];//站点
};
classGraph//建立无向图
{
friendclassDistance;//声明友元类
private:
charstatename[Maxstate][20];//站点
intbusnumber[Maxstate][Maxstate];//邻接矩阵，权值为这两个站点的公交车号
intcurrentstate;//当前站点数
intcurrentbus;//当前公交车数
Busbuses[Maxbus];//公交车信息
public:
Graph（）；//无参构造函数，对成员变量初始化
voidInsertstate（charstate[]）；//插入一个站点
voidInsertbusnumber（charV1[],charV2[],intbusnum）；//插入权值
voidSet_graph（）；//图的建立
boolIsGraphFull（）；//判断图是否已满
voidshow_busmessage（intnumber）；//输出公交信息
intsearchbusnumber（charv0[],charv1[]）；//查找指定站点的公交车号码
voiddirection（charv0[],charv1[]）；//输出指定站点的公交车方向
friendvoidbusline（）;//把外部函数定义为图的友元函数，以便使用图的私有成员变量
friendvoidsearchstate（）;
friendvoidbestproject（）;
friendvoidmainsurface（）;
};
classStackNode//栈结点
{
friendclassStack;//友元类
private:
chardate[20];//结点数据
StackNode*link;//结点链指针
public:
//构造函数：
结点赋值
StackNode（chard[]=0,StackNode*l=NULL）；
};
classStack//定义栈
{
private:
StackNode*top;//栈顶指针
public:
Stack（）:
top（NULL）{}//构造函数
~Stack（）;//析构
voidPush（charitem[]）;//进栈
intPop（charx[]）;//退栈
intGetTop（charx[]）;//读取栈顶元素
voidMakeEmpty（）;//把栈置空
intIsEmpty（）;
};
classDistance:
publicGraph//定义最短距离类
{
private:
charpath[20];//最短距离的前一站
intdistance[Maxstate];//最短距离
public:
voidbestchooce（charv0[],charv1[]）；//最优方案
}；
【存储结构设计】
使用邻接矩阵intbusnumber[Maxstate][Maxstate];存储图的信息；
公交车信息采用结构体数组Busbuses[Maxbus];存储；
栈使用链表来实现；
【模块划分及调用关系】
共有三个模块：
公交线路查询Busline（）、站点查询Searchstate（）、最优方案Bestproject（）
【模块流程图】
1.
Busline（）:
存
存在
2searchstate（）:
3bestproject（）:
【界面设计】
采用简单的人机会话，使操作简单明了；
【用户手册】
在程序所在文件夹下建立“公交查询.txt”，并输入以下内容：
30世家星城-通讯学院-石油公寓-潘家庄-明德门-杨家村-城南客运站-西八里村-医学院-纬二街-雁南路-大雁塔-赛格电脑城-李家村-和平门-大差市-五路口-火车站;
603电视塔-国展中心-吴家坟-八里村-纬二街-小寨-长安立交-省体育场-草场坡-南稍门-南门-钟楼-北门-火车站;
37城北客运站-公交六公司-方新村-龙首村-北关-钟楼-东门-兴庆路-建工路-幸福路南口;
（每一个车的线路占一行）；
编译运行程序，根据提示执行程序；要想有更为准确的方案，可以在“公交查询.txt”
中加入公交车线路；
2、程序上机调试报告
【语法错误及其排除】
1函数赋值时，将变量赋给了指针；使用指针传值；
2在出栈时没有判断栈是否为空，导致top指空
在出栈前判断IsEmpty（）；
【算法错误及其排除】
1在建立图中没有对a数组进行置空，导致数据混乱；
在使用a之前对a数组赋空；
2在输出最优结果时没有保留前一站使程序无法判断是否换车
加入b数组保留前一站；
3、程序测试结果
【测试数据】
30世家星城-通讯学院-石油公寓-潘家庄-明德门-杨家村-城南客运站-西八里村-医学院-纬二街-雁南路-大雁塔-赛格电脑城-李家村-和平门-大差市-五路口-火车站;
603电视塔-国展中心-吴家坟-八里村-纬二街-小寨-长安立交-省体育场-草场坡-南稍门-南门-钟楼-北门-火车站;
37城北客运站-公交六公司-方新村-龙首村-北关-钟楼-东门-兴庆路-建工路-幸福路南口;
（每一个车的线路占一行）；
【输出结果】
1公交线路查询：
2站点查询：
3最优方案：
【程序性能评价】
使用简单；结果正确、明了；
【性能改进方向】
1.将邻接矩阵改为三维，即在相同两站间由多个公交可以到达；
2.在站点里加入方位，即在寻找最优结果的时候可以不必将所有站点进行操作，加快运行速度；
3.在公交车类中加入收费，在最优结果输出时计算收费（有刷卡、投币、按站收费）；
【收获及体会】
通过这个程序的编写使我对c++中文件的操作、图的操作、栈的操作、查找等内容有了更深的理解，在编译的过程中也是我知道了自己的数据结构课程内容还很浅，还需要在努力；
4、源程序代码
#include//文件库
#include
#include//字符串函数库
constintMaxbus=100;//最大公交车数
constintMaxstate=200;//最大站点数
constintMaxValue=999;//最大值
structBus//公交车类
{
intnumber;//公交车号
intlength;//总站数
charbus_state[Maxstate][20];//站点
};
classGraph//建立无向图
{
friendclassDistance;//声明友元类
private:
charstatename[Maxstate][20];//站点
intbusnumber[Maxstate][Maxstate];//邻接矩阵，权值为这两个站点的公交车号
intcurrentstate;//当前站点数
intcurrentbus;//当前公交车数
Busbuses[Maxbus];//公交车信息
public:
Graph（）//无参构造函数，对成员变量初始化
{
for（inti=0;ifor（intj=0;j{
if（i==j）
busnumber[i][j]=-1;//自己到自己没有车
else
busnumber[i][j]=MaxValue;
}
currentstate=0;
currentbus=0;
for（i=0;i{
buses[i].number=-1;
buses[i].length=0;
}
}
voidInsertstate（charstate[]）//插入一个站点
{
if（!
IsGraphFull（））//如果图没满
{
for（inti=0;iif（strcmp（state,statename[i]）==0）
break;
if（i==currentstate）//如果不存在，在站点数组后加入
{
strcpy（statename[currentstate],state）;
for（i=0;i{
busnumber[currentstate][i]=MaxValue;
busnumber[i][currentstate]=MaxValue;
}
busnumber[currentstate][currentstate]=-1;
currentstate++;//当前数组加一
}
}
}
voidInsertbusnumber（charV1[],charV2[],intbusnum）//插入权值
{
for（inti=0;iif（strcmp（V1,statename[i]）==0）
break;
for（intj=0;jif（strcmp（V2,statename[j]）==0）
break;
if（i!
=currentstate&&j!
=currentstate）//站点存在插入权值
{
busnumber[i][j]=busnum;
busnumber[j][i]=busnum;
}
}
voidSet_graph（）//图的建立
{
charch[700],a[20];
intj=0,k=0,i;
for（i=0;i<20;i++）//对a数组初始化
a[i]='\0';
ifstreaminfile（"公交查询.txt"）;//以读的方式打开文件
if（!
infile）//文件打开失败，则结束程序
{
cout<<"Cant'topen'公交查询.txt'"<exit（0）;
}
while（!
infile.eof（）&¤tbus{
infile>>buses[currentbus].number;//接收车号码
infile.getline（ch,700）;//在文件中读取一行
for（inti=0;ch[i]!
=';';i++）
{
if（ch[i]!
='-'）//把站点暂存在a中
a[j++]=ch[i];
else
{
strcpy（buses[currentbus].bus_state[k++],a）;//对公交车站点赋值
Insertstate（a）;//插入站点
for（j=0;j<20;j++）
a[j]='\0';//对a数组初始化
j=0;
}
}
strcpy（buses[currentbus].bus_state[k++],a）;
Insertstate（a）;
buses[currentbus].length=k;//当前公交车长度赋值
currentbus++;//当前公交车数加一
k=0;
j=0;
}
for（i=0;ifor（k=0;kInsertbusnumber（buses[i].bus_state[k],buses[i].bus_state[k+1],buses[i].number）;
}
boolIsGraphFull（）//判断图是否已满
{
returncurrentstate==Maxstate;
}
voidshow_busmessage（intnumber）//输出公交信息
{
for（inti=0;iif（buses[i].number==number）
break;
if（i==currentbus）
cout<<"查无此车!
"<else
{//找到，输出该公交车信息
cout<<""<"<for（intj=0;jcout<";
cout<}
}
intsearchbusnumber（charv0[],charv1[]）//查找指定站点的公交车号码
{
inti,j,numb;
for（intk=0;k{
if（strcmp（v0,statename[k]）==0）
i=k;
if（strcmp（v1,statename[k]）==0）
j=k;
}
numb=busnumber[i][j];//在邻接矩阵中查找权值
returnnumb;
}
voiddirection（charv0[],charv1[]）//输出指定站点的公交车方向
{
inti,j,numb,l;
for（intk=0;k{
if（strcmp（v0,statename[k]）==0）
i=k;
if（strcmp（v1,statename[k]）==0）
j=k;
}
numb=busnumber[i][j];
for（l=0;lif（numb==buses[l].number）
break;
for（k=0;k{
if（strcmp（buses[l].bus_state[k],v0）==0）
i=k;
if（strcmp（buses[l].bus_state[k],v1）==0）
j=k;
}
if（icout<<"（"<"<else
cout<<"（"<}
friendvoidbusline（）;//把外部函数定义为图的友元函数，以便使用图的私有成员变量
friendvoidsearchstate（）;
friendvoidbestproject（）;
friendvoidmainsurface（）;
};
classStackNode//栈结点
{
friendclassStack;//友元类
private:
chardate[20];//结点数据
StackNode*link;//结点链指针
public:
//构造函数：
结点赋值
StackNode（chard[]=0,StackNode*l=NULL）:
link（l）
{
strcpy（date,d）;
}
};
classStack//定义栈
{
private:
StackNode*top;//栈顶指针
public:
Stack（）:
top（NULL）{}//构造函数
~Stack（）;//析构
voidPush（charitem[]）;//进栈
intPop（charx[]）;//退栈
intGetTop（charx[]）;//读取栈顶元素
voidMakeEmpty（）;//把栈置空
intIsEmpty（）
{
returntop==NULL;
}
};
Stack:
:
~Stack（）
{
StackNode*p;
while（top!
=NULL）
{//逐结点回收
p=top;
top=top->link;
deletep;//释放栈顶结点
}
}
voidStack:
:
MakeEmpty（）//把栈置空
{
StackNode*p;
while（top!
=NULL）
{//逐结点回收
p=top;
top=top->link;
deletep;//释放栈顶结点
}
}
voidStack:
:
Push（charitem[]）//进栈
{
StackNode*p=newStackNode（item,top）;//新结点
p->link=top;//链入*top之前
top=p;//成为新栈顶
}
intStack:
:
Pop（charx[]）//退栈
{
if（IsEmpty（））return0;
StackNode*p=top;
top=top->link;//修改栈顶指针
strcpy（x,p->date）;//送回退栈元素
deletep;
return1;//释放
}
intStack:
:
GetTop（charx[]）//读取栈顶元素
{
if（IsEmpty（））return0;
strcpy（x,top->date）;//送回栈顶元素
return1;//释放
}
classDistance:
publicGraph//定义最短距离类
{
private:
charpath[20];//最短距离的前一站
intdistance[Maxstate];//最短距离
public:
voidbestchooce（charv0[],charv1[]）//最优方案
{
ints[Maxstate],v,i,j,w,start=-1,end=-1,number1,number2;
chara[20],b[20];
Stackstack1;//定义栈
Set_graph（）;//建立图
for（i=0;i{
if（strcmp（statename[i],v
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