城市之间最短路径管理软件.docx
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城市之间最短路径管理软件
重庆大学实验报告
实验题目：
城市之间最短路径管理软件
学院：
计算机学院
专业班级：
年级：
2011
姓名：
学号：
完成时间：
2013年6月17日
指导教师：
重庆大学教务处制
实验项目指导教师评定成绩表
学号：
姓名班级：
项目
分值
参考标准
评分
学习态度
10
积极与老师、助教讨论（10分）
学习马虎，纪律涣散（5分）
缺勤（0分）
软件/系统质量
60
功能考虑完善，界面友好，Bug极少，针对异常情况有处理（55-60分）
功能考虑完善，界面良好，有一定Bug（49-54分）
功能较完善，Bug较多（43-48分）
完成程序基本功能（36-42分）
部分实现，无法运行（1-35分）
抄袭、被抄袭（0分）
实验演示答辩
10
重点突出、有特色、专业知识掌握好、能流畅回答老师提问（9-10分）
有一定特色、能较好地回答老师提问（7-8分）
能讲解项目的关键实现，能回答基本问题（0-6分）
实验报告撰写质量
20
文档规范，文字、图表表达清楚（18-20分）
文档较规范，文字、图表表达较清楚（11-17分）
文档不规范，内容空泛、结构混乱（0-10分）
指导教师评定成绩：
指导教师签名：
年月日
重庆大学本科学生实验项目任务书
实验题目
城市之间最短路径管理软件
学院
计算机学院
专业
年级
2011
任务描述：
以项目组形式，实现项目所要求的功能。
项目组每组2～4人，其中项目组长1人，负责项目整体进度和协调项目组成员之间的工作，要求项目组成员分工明确，各自的工作量均衡，并在实践报告中注明每个人的分工和工作量。
综合运用C++编程技术和Dijkstra算法和Floyd算法，用VS2010或QT设计实现一个简单的城市之间最短路径管理软件，该软件能够模拟实现简单的路径维护、求解单源最短路径、求解所有节点间最短路径等功能。
最后提交完整的设计报告和软件程序拷贝。
设计要求：
1.编写软件帮助旅行者了解从一个城市到另一个城市之间的最短路径。
2.程序接受用户输入城市列表（包含城市名称信息）和连接用户城市的路径列表（包含距离信息），在软件运行过程中这些信息均可修改。
要求城市数量不少于10，路径数量在30左右。
3.用户可以根据需要指定一个源点，软件需计算出该源点到其他剩余节点之间的最短距离和详细路径。
4.用户可以直接查看所有城市之间的最短距离。
参考资料：
☐DataStructuresandAlgorithmAnalysis（C++Version）CliffordA.Shaffer
☐DataStructureandAlgorithmAnalysisinC++（ThirdEdition），MarkAllenWeiss，PearsonEducation,2006.
☐DataStructures,Algorithms,andApplicationsinC++，SartajSahni，McGraw-Hill,1998.
☐《数据结构（C语言版）》，严蔚敏，吴伟民编著，清华大学出版社，2007年第1版
任务下达日期2013年4月10日
完成日期2013年6月17日
说明：
学院、专业、年级均填全称，如：
计算机学院、计算机科学与技术、2011。
实验报告正文
一.需求分析
随着现在科技的迅速发展，我们的生活节奏也越来越快，因此我们需要规划好我们的日程安排，我们的路程也不例外，我们需要尽可能地节约时间来完成我们其它的事情，所以拥有一个可以为我们计算最短路径的软件是一个不错的选择。
为了响应广大用户的需求，我写了一个城市之间最短路径管理软件，用户只需将地图中的所有城市和其距离写入一个文件中，即可用此软件计算所有的最短路径。
我的然间可以帮助用户实现以下功能：
1.帮助旅行者了解从一个城市到另一个城市之间的最短路径。
2.程序接受用户输入城市列表（包含城市名称信息）和连接用户城市的路径列表（包含距离信息），在软件运行过程中这些信息均可修改。
3.用户可以根据需要指定一个源点，软件需计算出该源点到其他剩余节点之间的最短距离和详细路径。
4.用户可以直接查看所有城市之间的最短距离。
二.系统设计
1.类图
2.模块图
利用Dijkstra算法计算单源最短路径
根据用户的输入信息构图
利用Floyd
算法计算所有节点之间的最短路径
主函数调用构图函数构图，调用Dijkstra算法和Floyd算法，并将结果写入相应的文件中
三．关键代码描述
#include
#include
#include
#include"link.h"
#include"list.h"
#include"llist.h"
#include"book.h"
#include"graph.h"
#include"grmat.h"
usingnamespacestd;
intn,m;//n为城市个数，m为路径的个数
LListMAP;//用链表存储城市及其标号
GraphmG（n）;
voidCREATGRAPH（）{//从文件中的相关数据构图
ifstreamfile1（"map.txt"）;//文件的格式见map.txt
if（!
file1.good（））{
cout<<"不能打开文件map.txt，请检查是否有该文件存在";
system（"pause"）;
}
file1>>n>>m;
int**Map=newint*[n];
for（inti=0;iMap[i]=newint[n];
for（inti=0;ifor（intj=0;jMap[i][j]=0;
//将地图中的城市及其标号存入链表MAP中
for（inti=0;icharstr1;
charnum[256];
stringstr2;
intlable;
intp=0;
while（file1>>str1）{
if（str1=='（'）
continue;
elseif（str1>=48&&str1<=57）{
num[p]=str1;
p++;
}
elseif（str1=='）'）{
num[p]='\0';
lable=atoi（num）;
}
elseif（str1<0）
str2+=str1;
elseif（str1==','）{
MAP.append（lable,str2）;
break;
}
elseif（str1=='!
'）{
MAP.append（lable,str2）;
break;
}
elsecontinue;
}
}
//将城市间的距离存入矩阵Map中
for（inti=0;icharstr;
charnum[256];
intlable1,lable2,wght;
intp=0;
while（file1>>str）{
if（str>=48&&str<=57）{
num[p]=str;
p++;
}
elseif（str=='-'）{
num[p]='\0';
lable1=atoi（num）;
p=0;
}
elseif（str==':
'）{
num[p]='\0';
lable2=atoi（num）;
p=0;
}
elseif（str==','）{
num[p]='\0';
wght=atoi（num）;
break;
}
elseif（str=='!
'）{
num[p]='\0';
wght=atoi（num）;
break;
}
elsecontinue;
}
Map[lable1][lable2]=wght;
}
file1.close（）;
//根据矩阵中的距离信息构图
G.Init（n）;
intflag;
cout<<"0代表无向图，1代表有向图,请选择二进制数0或1"<cin>>flag;
if（flag==1）{//根据用户的信息构有向图
for（intlab1=0;lab1for（intlab2=0;lab2if（lab1!
=lab2）{
if（Map[lab1][lab2]!
=0）
G.setEdge（lab1,lab2,Map[lab1][lab2]）;
elseG.setEdge（lab1,lab2,INFINITY）;
}
elsecontinue;
}
cout<<"构图成功！
"<}
elseif（flag==0）{//根据用户的信息构无向图
for（intlab1=0;lab1for（intlab2=0;lab2if（lab1!
=lab2）{
if（Map[lab1][lab2]!
=0）{
G.setEdge（lab1,lab2,Map[lab1][lab2]）;
G.setEdge（lab1,lab2,Map[lab1][lab2]）;
}
elseG.setEdge（lab1,lab2,INFINITY）;
}
elsecontinue;
}
cout<<"构图成功！
"<}
else{
cout<<"由于您输入了系统无法辨认的数字"<cout<<"若想继续计算城市间的最短路径，请重新启动该软件*_*"<system（"pause"）;
}
}
intminVertex（Graph*G,int*D）{//Findmincostvertex
inti,v=-1;
//Initializevtosomeunvisitedvertex
for（i=0;in（）;i++）
if（G->getMark（i）==UNVISITED）{v=i;break;}
for（i++;in（）;i++）//NowfindsmallestDvalue
if（（G->getMark（i）==UNVISITED）&&（D[i]v=i;
returnv;
}
//Computeshortestpathdistancesfrom"s".
//Returnthesedistancesin"D".
int*pre=newint[G.n（）];//定义一个一维矩阵记录路径
voidDijkstra（Graph*G,int*D,ints）{
for（intj=0;jn（）;j++）
pre[j]=s;
inti,v,w;
for（i=0;in（）;i++）{//Processthevertices
v=minVertex（G,D）;
if（D[v]==INFINITY）return;//Unreachablevertices
G->setMark（v,VISITED）;
for（w=G->first（v）;wn（）;w=G->next（v,w））
if（D[w]>（D[v]+G->weight（v,w）））{
D[w]=D[v]+G->weight（v,w）;
pre[w]=v;
}
}
}
int**P=newint*[G.n（）];//定义一个二维矩阵
//Floyd'sall-pairsshortestpathsalgorithm
//Storethepair-wisedistancesin"D"
voidFloyd（Graph*G）{//计算所有节点之间距离的算法
for（inti=0;in（）;i++）//InitializeDwithweights
for（intj=0;jn（）;j++）
if（G->weight（i,j）!
=0）P[i][j]=G->weight（i,j）;
for（intk=0;kn（）;k++）//Computeallkpaths
for（inti=0;in（）;i++）
for（intj=0;jn（）;j++）
if（P[i][j]>（P[i][k]+P[k][j]））
P[i][j]=P[i][k]+P[k][j];
}
//主函数调用部分
intmain（）{
CREATGRAPH（）;//调用构图函数
//*************************************************//
cout<<"地图中的所有城市及其编码如下：
"<for（inti=0;iMAP.moveToPos（i）;
cout<}
int*D=newint[G.n（）];
for（inti=0;iD[i]=INFINITY;
//*********************************************//
stringcity;
cout<cout<<"请输入您的源点城市名字"<cin>>city;
ints;
for（inti=0;iMAP.moveToPos（i）;//在的话找到其相应的标号
if（MAP.getCity（）==city）{
s=MAP.getLable（）;
break;
}//不在的话输出提示信息
elseif（（i==MAP.length（）-1）&&MAP.getCity（）!
=city）{
cout<<"您所输入的源点不在图中,请检查输入！
"<cout<<"若想继续查找单源城市最短路径，请重新启动该软件！
"<system（"pause"）;
}
elsei++;
}
D[s]=0;
//*************************************************//
//调用Dijkstra算法计算并输出单源最短路径
Dijkstra（&G,D,s）;
cout<ofstreamfile2;
file2.open（"single-path1.txt"）;
file2<"<for（intk=0;kMAP.moveToPos（k）;//single-path1中
file2<";
if（D[k]==INFINITY||D[k]==9999）{
file2<<"无路径可达"<}
else{
intz=k;
MAP.moveToPos（z）;
file2<";
while（pre[z]!
=s）{
MAP.moveToPos（pre[z]）;
file2<";
z++;
}
file2<";
file2<}
}
file2<file2.close（）;
cout<cout<//**************************************************//
//调用Floyd算法计算并输出所有城市之间的最短路径距离
ofstreamfile3;
file3.open（"all-path1.txt"）;
inti,j;
file3<<"所有节点之间的最短距离：
"<for（inti=0;iP[i]=newint[G.n（）];
for（i=0;ifor（j=0;jP[i][j]=INFINITY;
for（i=0;iP[i][i]=0;
Floyd（&G）;
file3<<"";
for（inti=0;iMAP.moveToPos（i）;
file3<}
file3<for（i=0;iMAP.moveToPos（i）;
file3<for（j=0;jif（P[i][j]==INFINITY）
file3<<"-1";
else
file3<file3<}
file3.close（）;
cout<<"所有城市之间的最短距离已写入all-path1,请查看～～"<MAP.clear（）;//清楚链表的元素，以防修改信息后重新构图出现重复
cout<<"***************************************************"<//********************************************************//
//用户修改路径信息
intchange;
cout<<"如果您想要修改城市路径信息，请在map.txt里修改保存"<cout<<"请务必确保在输入1之前你已经修改了您的信息，否则将会根据原来信息计算最短路径"<cout<<"修改后的单源路径写入single-path2;所有路径写入all-path2"<cout<<"输入数字1，可以显示修改后的最短路径信息，输入其它数字退出程序"<cin>>change;
//*******************************************************//
//下面计算过程和程序代码同上面
if（change==1）{
CREATGRAPH（）;
ofstreamfile4;
file4.open（"single-path2.txt"）;
int*D=newint[G.n（）];
for（inti=0;iD[i]=INFINITY;
stringcity;
cout<cout<<"请输入您的源点城市名字"<cin>>city;
ints;
for（inti=0;iMAP.moveToPos（i）;
if（MAP.getCity（）==city）{
s=MAP.getLable（）;
break;
}
elseif（（i==MAP.length（）-1）&&MAP.getCity（）!
=city）{
cout<<"您所输入的源点不在图中,请检查输入！
"<cout<<"若想继续查找单源城市最短路径，请重新启动该软件！
"<system（"pause"）;
}
elsei++;
}
D[s]=0;
//******************************************************//
Dijkstra（&G,D,s）;
cout<file4<"<for（intk=0;kMAP.moveToPos（k）;
file4<";
if（D[k]==INFINITY||D[k]==9999）
file4<<"无路径可达"<else{
intz=k;
MAP.moveToPos（z）;
file4<";
while（pre[z]!
=s）{
MAP.moveToPos（pre[z]）;
file4<";
z++;
}
file4<";
file4<}
}
file4<file4.close（）;
//*****************************************************//
ofstreamfile5;
fil
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