数据结构实验报告景点导游系统.docx

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数据结构实验报告景点导游系统

南阳理工学院

数据结构大作业实践报告

课题名称：

景点导游系统

专业：

班级：

姓名：

学号：

完成日期：

1.问题描述

景点（园林）导游系统设计一个景点的导游图，可以得到两个景点之间的所有简单路径、相应路径的路程公里数。

选择苏州的某个园林，创建一个至少有15个旅游景点的导游图。

顶点代表景点，边表示两个景点之间可以直达，权值表示两个景点之间的路程（公里数），还可以表示景点之间的到达方法（步行和乘车或船....）。

建立一个游客咨询系统。

基本功能：

创建景点景区分布图；输出景区景点分布图：

选择一个景点后，可以显示景点的相关信息；可以查询两个景点之间的所有简单路径；可以查询两个景点之间的最短路径：

可以查询两个景点之间的行走方法：

可以从公园大门进入，选一条最佳路线，可以不重复地游览各景点，最后回到出口（出口就在入口旁边）。

设计一实用的查询界面和功能菜单。

1.1进度安排

1.初步完成总体设计，搭好框架，确定人机对话的界面，确定函数个数；

2.完成最低要求：

建立一个文件，包括5个景点情况，能完成遍历功能；

3.进一步要求：

进一步扩充景点数目，画出景点图，有兴趣的同学可以自己扩充系统功能。

1.2基本要求

1.界面友好，函数功能要划分好

2.总体设计应画一流程图

3.程序要加必要的注释

4.要提供程序测试方案

5.程序一定要经得起测试，宁可功能少一些，也要能运行起来，不能运行的程序是没有价值的。

摘要

计算机解决一个具体问题时，大致需要经过下列几个步骤：

首先要从具体问题中抽象出一个适当的数学模型，然后设计一个解此数学模型的算法（Algorithm）,最后编出程序、进行测试、调整直至得到最终解答。

寻求数学模型的实质是分析问题，从中提取操作的对象，并找出这些操作对象之间含有的关系，然后用数学的语言加以描述。

计算机算法与数据的结构密切相关，算法无不依附于具体的数据结构,数据结构直接关系到算法的选择和效率。

运算是由计算机来完成，这就要设计相应的插入、删除和修改的算法。

也就是说，数据结构还需要给出每种结构类型所定义的各种运算的算法。

2.问题分析

2.1图的存储结构

图的存储方式很多，这里用的是邻接矩阵的方式。

为了适合用c语言描述，以下假定顶点序号从0开始，即图G的顶点集的一般形式是V（G）={v0,vi,・・・,Vn-1}o

2.1.1图的邻接矩阵表示法

（1）用邻接矩阵表示顶点之间的相邻关系；

（2）用一个顺序表来储存顶点信息

2.1.2图的邻接矩阵（AdacencyMatrix）

设G二（V,E）是具有n个顶点的图，则G的邻接矩阵是具有如下性质的n阶方阵:

若G是网络，则邻接矩阵可定义为

2.2求最短路径

给定一个带权有向图G=（V,E）,其中每条边的权是一个非负实数。

另外，还给定V中的一个顶点，称为源。

现在我们要计算从源到所有其他各顶点的最短路径长度。

这里的长度是指路上各边权之和。

这个问题通常称为单源最短路径问题。

2.2.1单源最短路径问题

Dijkstra提出按各顶点与源点v间的路径长度的递增次序，生成到各顶点的最短路径的算法。

既先求出长度最短的一条最短路径，再参照它求出长度次短的一条最短路径，依次类推，直飒漏点）或到基富各岫的最短路径全部求出为止。

2.3求最小生成树

对于连通的带权图（连通网）G,其生成树也是带权的。

生成树T各边的权值总和称为该树的权，记作：

Te,W（u,v），TE表示T的边集W（u,v）表示边（u,v）的权。

权最小的生成树称为G的最小生成树（MinimumSpanningTree）o最小生成树可简记为MST。

最小生成树性质：

设G=（V,E）是一个连通网络，U是顶点集V的一个真子集。

若（u,v）是G中一条“一个端点在U中（例如：

u∈U）,另一个端点不在U中的边（例如：

v∈V-U）,且（u,V）具有最小权值，则一定存在G的一棵最小生成树包括此边（u,v）。

3.设计

3.1系统流程

本系统主要是实现图的最短路径问题

3.2系统相关抽象数据类型

3.2.1图的邻接矩阵存储结构形式说明

#defineMaxVertexNum100//最大顶点数，应由用户定义

typedefcharVertexType;//顶点类型应由用户定义

typedefintEdgeType;//边上的权值类型应由用户定义

typedefstruct{

VextexTypevexs[MaxVertexNum]/∕顶点表

EdeTypeedges[MaxVertexNum][MaxVertexNum];

//邻接矩阵，可看作边表

intn,e;//图中当前的顶点数和边数

}MGragh;

3.2.2建立无向网络的算法

voidGreateMGraph（MGraph*G）

{//建立无向网的邻接矩阵表示

inti,j,k,w;

scanf（“%d%d”,&G->n,&G->e）;//输入顶点数和边数

for（i=0;i

G->vexs[i]=getchar（）;

for（i=0;i

for（j=0;j

G->edges[i][j]=0;//邻接矩阵初始化

for（k=0;ke;k++）{//读入e条边，建立邻接矩阵

scanf（“%d%d%d”&i,&j,&w）;//输入边（vi,vj）上的权值

G->edges[i][j]二w;

G->edges[j][i]二w;

｝

｝//CreateMGraph

3.3系统功能

提供无向图的生成，并保证了该无向图为一个无向网，同时也提供了计算最短距离的迪杰斯特拉算法，以及图的遍历。

3.4主要函数说明

本系统用了一个类来实现程序，里面包含了4个对象：

voidgraph:

:

picture（）；

voidgraph:

:

creatp（graph&t）；

voidgraph:

:

floyd（graph&t,constintn）；

voidgraph:

:

bfs（grapht）

4.测试

4.1用户界面（包含路径图）

4.2用户输入想去的地点

（系统自动生成各种方案，可供选择，另外系统会推荐出出最适合的路线，且每条路线都会显示距离！

）

4.3人性化设置：

系统提示：

是否要去其他的地方，让使用者更加的方便，在询问后，系统会提供返回路线。

5.总结与心得体会

当今世界，C++语言作为国际上广泛流行的通用程序设计语言，在计算机的研究和应用中已展现出强大的生命力。

C++语言兼顾了诸多高级语言的特点，是一种典型的结构化程序设计语言，它处理能力强，使用灵活方便，应用面广，具有良好的可移植性。

而数据结构-作为C++语言使用的途径学科，也是计算机学科的一门核心课程.虽然我们学C++语言和数据结构已快一年了，但一直都注重理论概念，而实际上机操作却不多.很感谢这次的课程设计，它使我更加深刻地体会到多看专业书、多学习专业知识的重要性，只有掌握了一定量的专业知识才能得心应手地解决诸多问题；另外，在课程设计过程中，我遇到了很多棘手的问题，好几次都差点放弃了，但最终还是坚持下来了，所以我懂得了，做任何事都要有耐心，不要一遇到困难就退缩；当遇到那么多的问题时，我自己能解决的并不多，大部分都是通过和小组同学讨论而解决的。

所以，在学习和工作中要时刻谨记“团结”二字，它好比通向成功的铺路石，不可或缺。

在编程过程中，有编得很顺利的，也有很多不顺利的，正如人生的道路是曲折的，但正是因为曲折人生才光彩夺日，在人生的路上，总遇到重重困难，但正是因为这些困难我们才变的更加坚强，才能够不断地提高自己，充实自己,最后达到我们理想的彼岸。

感谢老师在授课期间对我们严厉的态度和严格的管理，才造就了今天的我们。

在课程设计过程中，我们几乎每个小组都遇到了不同程度的问题，但老师都细心指导，耐心地为我们讲解。

老师认真负责的工作态度，对我们这次的课程设计得以顺利完成发挥了不可估量的作用。

最后，再一次感谢在这次课程设计中对我给予帮助的老师和同学。

通过这次课程设计，我们不光收获了知识，还收获了友谊和欢乐。

6.主要算法

6.1主要算法说明

6.1.1无向网的建立

由于图的结构比较复杂，任意两个顶点之间都可能存在联系，因此无法以数据元素在存储区中的物理位置来表示元素之间的关系，即图没有顺序映像的存储结构，但可以借助数组的数据类型表示元素之间的关系。

另一方面，用多重链表表示图是自然的事，它是一种最简单的这式映像结构，聚聚以一个由一个数据域和多个指针域存储该顶点，其中数据域存储该顶点的信息，指针域存储指向其邻接点的指。

.

6.1.2数组表示法

用两个数组分别存储数据元素的信息和数据元素这间的关系的信息。

以二维数组表示有N个顶点的图时，需存放N个顶点信息和N2个弧信息的存储量。

6.1.3Floyd算法

Floyd算法又称为弗洛伊德算法，插点法，是一种用于寻找给定的加权图中顶点间最短路径的算法。

Floyd算法适用于APSP（AllPairsShortestPaths）,是一种动态规划算法，稠密图效果最佳，边权可正可负。

此算法简单有效，由于三重循环结构紧凑，对于稠密图，效率要高于执行∣V∣次Dijkstra算法。

优点：

容易理解，可以算出任意两个节点之间的最短距离，代码编写简单；

缺点：

时间复杂度比较高，不适合计算大量数据。

参考文献：

1.《用C++实现数据结构程序设计》-----清华大学出版社---马春江

附录：

源代码

#include

usingnamespacestd;

constintn=5;//n表示景点图中顶点个数

constinte=7;//e表示景点图中路径

boolvisited[n+1];

#definemax32767

classgraph

{

public:

intarcs[n+1][n+1];//领接矩阵

inta[n+1][n+1];//距离

intpath[n+1][n+1];//景点

voidfloyd（graph&t,constintn）;

voidpicture（）;

voidcreatp（graph&t）;

voidbfs（grapht）;

};

voidgraph:

:

picture（）//景点图

{

cout<<"-----美丽公园导游图----"<

cout<<"以下是非常美丽的景点"<

cout<<"----------------------------"<

cout<<"1.公园入口2.海盗船"<

cout<<"3.方舟湖水4.龙王山"<

cout<<"5.公园出口"<

cout<<"----------------------------"<

cout<<"以下是公园的路径图"<

cout<<"2****************4"<

cout<<"****"<

cout<<"****"<

cout<<"****"<

cout<<"*3**"<

cout<<"****"<

cout<<"****"<

cout<<"****"<

cout<<"1****************5"<

cout<<"入口出口"<

cout<<"下面是景点与景点之间的距离和介绍"<

cout<<"1.公园入口----------->2.海盗船距离为：

3"<

cout<<"1.公园入口---------->3.方舟湖水距离为：

10"<

cout<<"2.水族馆----------->4.龙王山距离为：

9"<

cout<<"2.水族馆----------->3.方舟湖水距离为：

4"<

cout<<"3.摩天轮----------->4.龙王山距离为：

5"<

cout<<"4.动物园----------->5.公园出口距离为：

2"<

cout<<"3.摩天轮----------->5.公园出口距离为：

3"<

}

voidgraph:

:

creatp（graph&t）

{

inti,j;

for（i=1;i<=n;i++）

for（j=1;j<=n;j++）

if（i==j）t.arcs[i][j]=0;//景点一样则距离为0

elset.arcs[i][j]=max;//i不等于j时

t.arcs[1][2]=3;

t.arcs[2][1]=3;

t.arcs[2][4]=9;

t.arcs[4][2]=9;

t.arcs[3][1]=8;

t.arcs[1][3]=8;

t.arcs[3][2]=4;

t.arcs[2][3]=4;

t.arcs[3][4]=5;

t.arcs[4][3]=5;

t.arcs[3][5]=3;

t.arcs[5][3]=3;

t.arcs[5][4]=2;

t.arcs[4][5]=2;

}//把景点跟距离用一个二围数组存储下来

voidgraph:

:

floyd（graph&t,constintn）

{

for（inti=1;i<=n;i++）

for（intj=1;j<=n;j++）

{

t.a[i][j]=t.arcs[i][j];//把距离付值给a.[i][j]

if（（i!

=j）&&（a[i][j]

t.path[i][j]=i;

elset.path[i][j]=0;

}

for（intk=1;k<=n;k++）

{

for（inti=1;i<=n;i++）

for（intj=1;j<=n;j++）

if（t.a[i][k]+t.a[k][j]

{

t.a[i][j]=t.a[i][k]+t.a[k][j];

t.path[i][j]=t.path[k][j];

}

}

}

voidgraph:

:

bfs（grapht）//从顶点i出发实现广度搜索搜索n

{

intj,i;//f,r分别为队列头，尾指针

charch;

cout<<"请输入一个你想去的地方:

";

cin>>i;

while（i<=5）

{

if（i==1）cout<<"这里就是你要去的地方拉!

!

"<

else

{

for（j=1;j<=n;j++）

{

if（i!

=j）

{

cout<<"距离为"<

";

intnext=t.path[i][j];

cout<

while（next!

=i）

{

cout<<"--"<

next=t.path[i][next];

}

cout<<"--"<

}

}

cout<<"等我推荐一条最佳路径供你返回吧（y/n）:

";

}

cin>>ch;

if（ch=='y'）

{

if（i==2）cout<<"2--3--5"<

if（i==3）cout<<"3--5"<

if（i==4）cout<<"4--5"<

cout<<"请问你想去游览公园全景吗（y/n）:

"<

cin>>ch;

if（ch='y'）

cout<<"请走1--2--3--4--5路线"<

cout<<"你还想去别的地方吗?

（y/n）";

cin>>ch;

if（ch=='y'）

{cout<<"请输入一个你想去的地方:

";

cin>>i;

}

if（ch!

='y'）

{

cout<<"******退出程序******"<

cout<<"欢迎下次再来"<

break;

}

}

elsebreak;

}

}

intmain（）

{

grapht;

t.picture（）;

t.creatp（t）;

t.floyd（t,n）;

t.bfs（t）;

}