数据结构实训——校园导游系统

1 课题描述

设计一个校园导游程序，为来访的客人提供各种信息查询服务。查询服务有：提供任意景点的信息，提供任意两点之间的最短路径，提供任意景点之间的所有路径，提供多个景点之间的最佳访问路径。

2 问题分析和任务定义

任务要求：

1、 设计你的学校的校园平面图，所含景点10-15个。以图中顶点表示校园内各景点，存放景点名称、代号、简介等信息；以边表示路径，存放路径长度等相关信息。

2、 为来访客人提供图中任意景点相关信息的查询。

3、 为来访客人提供图中任意景点的问路查询，即查询任意两个景点之间的一条最短的简单路径。

4、 提供图中任意景点问路查询，即求任意两个景点之间的所有路径。

5、 提供校园图中多个景点的最佳访问路线查询，即求途经这多个景点的最佳路径。

6、 区分汽车线路与步行线路。

7、 设计一实用的查询界面和功能菜单。

3 逻辑设计

根据高德地图获得山东工商学院的平面图，根据平面图抽象出各个景点以及其大体距离和位置关系。

4 详细设计

景点图的结构体：

struct vertex///景点信息结构体

{

    int num;///景点编号

    char name[20];///景点名称

    char info[300];///景点介绍

};

struct maps

{

    int n;///点数

    int m;///边数

    vertex v[M];

    int edgs[M][M];///邻接矩阵

} ; ///景点图的结构体

<1>获得景点信息函数：void Creat_vertex()

将各个景点对应的信息存入景点信息结构体数组中。

<2>生成图和邻接矩阵函数： void Creat_maps()

将获得的景点信息构成邻接矩阵来存图。

<3>查询景点信息函数：void Search_info()

通过选择菜单，查询任意一个景点的信息。

<4>多源最短路弗洛伊德算法：void Floyd()

通过弗洛伊德算法实现任意一点到n-1点最短路的建立。

<5>打印最短路径函数：void Floyd_print(int s, int e)

回溯弗洛伊德算法打印从s点到e点的最短路径经过的点，并统计所走的总路程。

<6>打印两点之间所有路径函数：void Dfs_allpath(int s,int e)

通过DFS深度优先搜索打印从s点到e点的所有路径。

<7>提供多景点之间最佳路径函数：void Bestpath_Multispot()

打印多个景点之间的最短路径，并统计所要走的总路程。

5 程序编码

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<stack>
#define INF 999999
#define M 20
int dist[M][M];///距离
int path[M][M];///路径
int Stack[M];///路径栈
int top;///栈顶
int counts;///记录路径数
int visited[M];///标记数组
using namespace std;
struct vertex///景点信息结构体
{
    int num;///景点编号
    char name[20];///景点名称
    char info[300];///景点介绍
};
struct maps
{
    int n;///点数
    int m;///边数
    vertex v[M];
    int edgs[M][M];///邻接矩阵
} g; ///景点图的结构体
void Creat_vertex()
{
    g.v[0].num=1;
    strcpy(g.v[0].name,"教职工家属楼");
    strcpy(g.v[0].info,"这是学校老师职工的家属楼");
    g.v[1].num=2;
    strcpy(g.v[1].name,"大学生活动中心");
    strcpy(g.v[1].info,"这是举办文艺活动的场所");
    g.v[2].num=3;
    strcpy(g.v[2].name,"餐饮区");
    strcpy(g.v[2].info,"这里集中着学校的三大餐厅，物美价廉");
    g.v[3].num=4;
    strcpy(g.v[3].name,"办公实验楼");
    strcpy(g.v[3].info,"8楼一下是学生实验区，以上是领导老师的办公区域");
    g.v[4].num=5;
    strcpy(g.v[4].name,"四教");
    strcpy(g.v[4].info,"这是学校的第四座教学楼");
    g.v[5].num=6;
    strcpy(g.v[5].name,"五教");
    strcpy(g.v[5].info,"这是学校的第五座教学楼");
    g.v[6].num=7;
    strcpy(g.v[6].name,"二教");
    strcpy(g.v[6].info,"这是学校的第二座教学楼，也是计算机科学与技术学院的系楼");
    g.v[7].num=8;
    strcpy(g.v[7].name,"图书馆");
    strcpy(g.v[7].info,"这是学校的图书馆，藏书丰富，是同学们阅读自习的好去处");
    g.v[8].num=9;
    strcpy(g.v[8].name,"三教");
    strcpy(g.v[8].info,"这是学校的第三座教学楼");
    g.v[9].num=10;
    strcpy(g.v[9].name,"体育馆");
    strcpy(g.v[9].info,"这是学生进行室内比赛和体育活动的场所");
    g.v[10].num=11;
    strcpy(g.v[10].name,"男生宿舍");
    strcpy(g.v[10].info,"这是东校男生休息生活区域，有两座巨大的楼");
    g.v[11].num=12;
    strcpy(g.v[11].name,"东操场");
    strcpy(g.v[11].info,"这是东校的田径操场，同学们都在这里锻炼身体");
    g.v[12].num=13;
    strcpy(g.v[12].name,"落雪湖");
    strcpy(g.v[12].info,"这是学校的一座人工湖");
}
void Creat_maps()
{
    int i,j;
    g.n=13;///13个景点
    g.m=18;///18条双向路径
    for(i=0; i<g.n; i++) ///初始化邻接矩阵
    {
        for(j=0; j<g.n; j++)
        {
            g.edgs[i][j]=INF;
        }
    }
    g.edgs[0][1]=g.edgs[1][0]=500;///写入边的信息
    g.edgs[0][2]=g.edgs[2][0]=1000;
    g.edgs[0][7]=g.edgs[7][0]=500;
    g.edgs[1][3]=g.edgs[3][1]=200;
    g.edgs[1][4]=g.edgs[4][1]=200;
    g.edgs[2][7]=g.edgs[7][2]=400;
    g.edgs[2][10]=g.edgs[10][2]=300;
    g.edgs[3][4]=g.edgs[4][3]=300;
    g.edgs[4][5]=g.edgs[5][4]=300;
    g.edgs[4][6]=g.edgs[6][4]=100;
    g.edgs[5][6]=g.edgs[6][5]=300;
    g.edgs[5][8]=g.edgs[8][5]=200;
    g.edgs[6][8]=g.edgs[8][6]=200;
    g.edgs[6][12]=g.edgs[12][6]=100;
    g.edgs[6][7]=g.edgs[7][6]=200;
    g.edgs[8][9]=g.edgs[9][8]=500;
    g.edgs[9][11]=g.edgs[11][9]=450;
    g.edgs[10][11]=g.edgs[11][10]=300;
}
void Search_info()
{
    int i,n;
    printf("山东工商学院东校区的景点有：
");
    for(i=0; i<13; i++)
    {
        printf("%d:%s
",g.v[i].num,g.v[i].name);
    }
    while(1)
    {
        printf("请输入你想要查询的景点编号：
");
        printf("按0退出

");
        scanf("%d",&n);
        getchar();
        if(n==0)
        {
            break;
        }
        else if(n<0||n>13)
        {
            printf("输入有误，请重新输入！！！

");
            continue;
        }
        else
        {
            printf("%d:%s
",g.v[n-1].num,g.v[n-1].name);
            printf("%s

",g.v[n-1].info);
        }
    }
    return ;
}
void Floyd() ///弗洛伊德
{
    int i,j,k;
    for(i=0; i<g.n; i++) ///初始化距离与路径矩阵
    {
        for(j=0; j<g.n; j++)
        {
            dist[i][j]=g.edgs[i][j];
            if(i!=j&&dist[i][j]<INF)
            {
                path[i][j]=i;
            }
            else
            {
                path[i][j]=-1;///-1代表不可达
            }
        }
    }
    //printf("%d
",g.n);
    for(k=0; k<g.n; k++)
    {
        for(i=0; i<g.n; i++)
        {
            for(j=0; j<g.n; j++)
            {
                if(dist[i][j]>(dist[i][k]+dist[k][j]))
                {
                    dist[i][j]=dist[i][k]+dist[k][j];///更新
                    path[i][j]=k;         ///path用于记录最短路径上的结点*/
                }
            }
        }
    }
    return ;
}
void Floyd_print(int s, int e)
{
    if(path[s][e]==-1||path[s][e]==e||path[s][e]==s)///递归终止条件
    {
        return;
    }
    else
    {
        Floyd_print(s,path[s][e]);///将中间点作为终点继续打印路径
        printf("%s->",g.v[path[s][e]].name);///打印中间景点名字
        Floyd_print(path[s][e],e);///将中间点作为起点继续打印路径
    }
}

void Dfs_allpath(int s,int e)
{
    int dis=0;
    int i,j;
    Stack[top]=s;
    top++;  ///起点入栈
    visited[s]=1;///标记入栈
    for(i=0; i<g.n; i++)
    {
        if(g.edgs[s][i]>0&&g.edgs[s][i]!=INF&&!visited[i])
        {
            ///表明两点可达且未被访问
            if(i==e)///DFS到了终点，打印路径
            {
                printf("第%d条路:",counts++);
                for(j=0; j<top; j++)
                {
                    printf("%s->",g.v[Stack[j]].name);
                    if(j<top-1)///统计路径长度
                    {
                        dis=dis+g.edgs[Stack[j]][Stack[j+1]];
                    }
                }
                dis=dis+g.edgs[Stack[top-1]][e];
                printf("%s
",g.v[e].name);///打印终点
                printf("总长度是：%dm

",dis);
            }
            else///不是终点接着DFS
            {
                Dfs_allpath(i,e);
                top--;///支路全被访问一遍,顶点出栈
                visited[i]=0;///出栈点标记为已出栈，允许下次访问
            }
        }
    }
}
void Bestpath_Multispot()
{
    int vNum[M]= {0};
    int i,j,dis;
    j=1;
    dis=0;///统计全程总长
    printf("请输入你要游览的第%d个景点的编号（输入-1结束输入）：",j);
    scanf("%d",&vNum[j-1]);
    while(vNum[j-1]!=-1&&j<13)
    {
        printf("请输入你要游览的第%d个景点编号：",++j);
        scanf("%d", &vNum[j-1]);
        if(vNum[j-1]==-1)
        {
            break;
        }
    }
    printf("
这是最佳访问路径：");
    for(i=0; vNum[i]>0&&vNum[i+1]>0; i++)
    {
        printf("%s->",g.v[vNum[i]-1].name);///输出路径上的起点
        Floyd_print(vNum[i]-1,vNum[i+1]-1);///利用佛洛依德算法
        dis+=dist[vNum[i]-1][vNum[i+1]-1];
    }
    printf("%s

",g.v[vNum[j-2]-1].name);///*输出路径上的终点*/
    printf("全程总长为：%dm

",dis);
}

void Dis_menu()
{
    printf("
");
    printf("       ************欢迎使用山东工商学院导游咨询系统***********

");
    printf("       *****   1.山商景点信息查询           ******************
");
    printf("       *****   2.两景点之间最短路查询       ******************
");
    printf("       *****   3.两景点间所有路径查询       ******************
");
    printf("       *****   4.多景点间访问路线查询       ******************
");
    printf("       *****   5.退出系统                   ******************
");
    printf("       *******************************************************
");
    return ;
}
void Dis_map()
{
    printf("
                          *山商东校区校园景点地图一览*

");
    printf("                                                               ⑽体育馆       
");
    printf("                                 ⑹五教      ⑼三教              ◎------|    
");
    printf("                                    ◎          ◎---------------|       |    
");
    printf("                                    |------------|               |       |    
");
    printf("                                                 |               |------◎    
");
    printf("                          ⑸四教          ⑺二教 |     (13)落雪湖|   ⑿东操场 
");
    printf("                          ◎                    ◎      ◎       |       |    
");
    printf("      ⑷办公实验楼◎-------|------------------—-|------|---------|       |    
");
    printf("                |          |                    |               ◎-------|    
");
    printf("                |          |                    |            ⑾ 男生宿舍     
");
    printf("                |          |                    ◎               |            
");
    printf("                ◎⑵大学生活动中心             ⑻图书馆          |            
");
    printf("                |--------------------------------|               |            
");
    printf("                |                                |---------------⑶餐厅        
");
    printf("                |                                                            
");
    printf("                ◎⑴ 职工家属楼                                                

");
}
int main()
{
    int i,n;
    int start,ends;
    Creat_vertex();
    Creat_maps();
    Dis_map();
    while(1)
    {
        Dis_menu();
        printf("请输入需要操作的命令：
");
        scanf("%d",&n);
        getchar();
        if(n<1||n>5)
        {
            printf("输入有误，请重新输入！！！
");
            continue;
        }
        else
        {
            if(n==1)
            {
                Search_info();
            }
            else if(n==2)
            {
                Dis_map();
                printf("请输入起点的景点：
");
                scanf("%d",&start);
                printf("请输入终点的景点：
");
                scanf("%d",&ends);
                Floyd();///弗洛伊德
                printf("从%s到%s最短距离是：%d
",g.v[start-1].name,g.v[ends-1].name,dist[start-1][ends-1]);
                printf("%s->",g.v[start-1].name);
                Floyd_print(start-1, ends-1);
                printf("%s
",g.v[ends-1].name);
            }
            else if(n==3)
            {
                Dis_map();
                counts=1;///起始路径数为1
                printf("请输入起点的景点：
");
                scanf("%d",&start);
                printf("请输入终点的景点：
");
                scanf("%d",&ends);
                Dfs_allpath(start-1,ends-1);
            }
            else if(n==4)
            {
                Dis_map();
                Floyd();///弗洛伊德
                Bestpath_Multispot();
            }
            else if(n==5)
            {
                return 0;
            }
        }

    }
    return 0;
}

6 程序调试与测试

1）主菜单：

2）景点信息查询

3）两景点之间最短路径查询

4）两景点之间所有路径查询

5）多景点间访问路线查询