一、项目介绍
实现一个帮助进行地铁出行路线规划的命令行程序。
github链接：https://github.com/blakeyoungc/subway
主要需求：1、地铁线路图信息的导入
2、查询指定地铁线经过的站点
3、计算从出发到目的站点之间的最短（经过的站点数最少）路线，并输出经过的站点的个数和路径（包括出发与目的站点）。
采用https://map.bjsubway.com/上的北京地铁线路图：
二、需求实现
主要模块介绍：
| 序号 | 模块名 | 功能 | 对应java类 |
| 1 | 主模块（main函数） | 对输入参数的控制 | Main.java |
| 2 | 文件输入输出模块 | txt文件的读写 | Manager.java |
| 3 | 求最短路径（dij算法） | 实现两个站点的最短路线查找 | Subway.java |
Main函数中区分输入不同参数时执行的操作。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
if(args.length==2||args.length==6||args.length==7) { //通过case分别处理不同参数输入时的操作
switch(args[0]) {
case "-map":
Manager.loadfile();
break;
case "-a":
Manager.loadfile();
Manager.searchstations(args[1]);
break;
case "-b":
Manager.loadfile();
Route results=Subway.getRoutine(args[1],args[2]);
Manager.outputroute(results);
break;
}
}
else
System.out.println("格式错误！");
}
}
车站及线路类以及其方法的设计
车站类：
import java.util.*;
public class Station {
private String stationName; //站点名
private String lineName; //所在路线名
private List<Station> linkStations = new ArrayList<>(); //存储相邻的站点
public Station(String stationName){
this.stationName = stationName;
}
public Station(String stationName,String lineName){
this.stationName = stationName;
this.lineName = lineName;
}
public String getStationName() {
return stationName;
}
public void setStationName(String stationName) {
this.stationName = stationName;
}
public String getLineName() {
return lineName;
}
public void setLineName(String lineName) {
this.lineName = lineName;
}
public List<Station> getLinkStations() {
return linkStations;
}
public void setLinkStations(List<Station> linkStations) {
this.linkStations = linkStations;
}
}
线路类：
public class Route {
private Station startstation; //起点
private Station destination; //终点
private List<Station>passedStations=new ArrayList<>(); //存储最短路径经过的路线站点
public Station getStartStation() {
return startstation;
}
public void setStartStation(Station startstation) {
this.startstation = startstation;
}
public Station getDestination() {
return destination;
}
public void setDestination(Station destination) {
this.destination = destination;
}
public List<Station> getPassedStations() {
return passedStations;
}
public void setPassedStations(List<Station> passedStations) {
this.passedStations = passedStations;
}
}
需求1、地铁线路图信息的导入
程序启动时需要通过读取 -map 参数来获得对应的自定义地铁文件（命名为 subway.txt），从而得到地铁线路图的信息。
示例： java subway -map subway.txt
通过Hashmap存储subway.txt中的线路站点信息，其中key存线路名，value存站点类的表，存到subwaymap中以供后面使用。
public static HashMap<String, List<Station>> subwaymap = new HashMap<>();
public static void loadfile() {
File file=new File("C://subway.txt");
try {
InputStreamReader inputStreamReader=new InputStreamReader(new FileInputStream(file),"GBK");
BufferedReader reader=new BufferedReader(inputStreamReader);
String data=null;
while((data=reader.readLine())!=null) {
String[] linedata=data.trim().split(" "); //按空格分割读取txt文件的数据
List<Station>stations=new ArrayList<>();
for(int i = 1;i<linedata.length;i++){
Station station = new Station(linedata[i],linedata[0]);
stations.add(station);
}
subwaymap.put(linedata[0], stations); //按序存入subwaymap
}
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
subway.txt中的北京地铁线路信息截图
需求2、查询指定地铁线经过的站点。
程序启动时需要通过读取 -a 参数来获得线路名，并输出该线路的站点到文件“station.txt”。
示例： -a 10号线 -map subway.txt -o station.txt
把之前subwaymap中的数据根据用户输入的线路名进行筛选，有序读取该线路经过的站点并写入“station.txt”文件。
public static void searchstations(String routename) {
File file=new File("C://station.txt");
try {
OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file),"GBK");
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(outputStreamWriter);
List<Station> list = subwaymap.get(routename);
writer.write(routename+" ");
for(int i=0;i<list.size();i++){
writer.write(list.get(i).getStationName()+" ");
}
writer.close();
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
查询10号线的所有站点，运行完成后station.txt结果截图
需求3、查询两个站点的最短路径线路及换乘信息
程序启动时需要通过读取 -b 参数来获得输入的起点和终点，输出两个站点之间的最短路径经过的站点。
示例： -b 巴沟 土桥 -map subway.txt -o routine.txt
查询从巴沟到土桥的最短路线站点及换乘线路。
通过Dijkstra算法求最短路径。
步骤如下：
1：遍历所有节点找到未访问过的节点中累积权值（其实就是从源节点到当前节点的路径值和）最小的（设为A）。
2：遍历该节点所有可达边（连通到目标节点B），如果节点A累积权值加可达边权值小于目标节点B自身的累积权值，则对目标节点B进行更新。
3：将节点A设定为已访问。
4：重复（1）直到所有节点均访问完毕。
public Route Dijkstra(Route routine) {
Station s;
Station S;
HashMap<Station,Station> D = new HashMap<>();
HashMap<Station,Station> prev = new HashMap<>();
HashMap<Station,Integer> searched = new HashMap<>();
HashMap<HashMap<Station,Station>,Integer> distance = new HashMap<>();
for (String key :allStation.keySet()){
s = allStation.get(key);
searched.put(s,new Integer(0));
if (!routine.getStartStation().equals(s)){
if (routine.getStartStation().getLinkStations().contains(s)){
D = new HashMap<>();
D.put(routine.getStartStation(),s);
distance.put(D,new Integer(1));
prev.put(s,routine.getStartStation());
}
else{
D = new HashMap<>();
D.put(routine.getStartStation(),s);
distance.put(D,new Integer(Integer.MAX_VALUE));
}
}
else{
D = new HashMap<>();
D.put(routine.getStartStation(),s);
distance.put(D,new Integer(0));
}
}
searched.put(routine.getStartStation(),1);
while (true){
S = FindMinDist(routine,distance,searched);
if (S.getStationName().equals("-1"))
break;
searched.put(S,1);
for (String key:allStation.keySet()){
if (S.getLinkStations().contains(allStation.get(key))&&searched.get(allStation.get(key))==0){
if (distance.get(getFromtoFin(routine,S))+1<distance.get(getFromtoFin(routine,allStation.get(key)))){
distance.put(getFromtoFin(routine,allStation.get(key)),distance.get(getFromtoFin(routine,S))+1);
prev.put(allStation.get(key),S);
}
}
}
}
S = prev.get(routine.getDestination());
while(!S.equals(routine.getStartStation())){
routine.getPassedStations().add(0,S);
S = prev.get(S);
}
routine.getPassedStations().add(0,routine.getStartStation());
routine.getPassedStations().add(routine.getDestination());
return routine;
}
通过算法生成最短路径后，再进行换乘线路的判断，同时将数据输出到“routine.txt”文件中。
public static void outputroute(Route routine) {
// TODO Auto-generated method stub
File file=new File("C://routine.txt");
try {
OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file),"GBK");
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(outputStreamWriter);
writer.write(routine.getPassedStations().size()-1+" ");
String linename="0";
for (int i = 0; i < routine.getPassedStations().size();i++)
{
writer.write(routine.getPassedStations().get(i).getStationName()+" ");
if (i<routine.getPassedStations().size()-1){
if (!routine.getPassedStations().get(i).getLineName().equals(routine.getPassedStations().get(i+1).getLineName())){ //换乘线路的判断
linename = routine.getPassedStations().get(i+1).getLineName();
if(linename!="0")
writer.write("换乘"+linename+" ");
}
}
}
writer.close();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
routine.txt中的最短路线站点及换乘信息
异常情况处理：
起点与终点相同：-b 土桥 土桥 -map subway.txt -o routine.txt
输出：起点与终点相同
起点或终点不存在: -b 123 456 -map subway.txt -o routine.txt
输出：起点或终点不存在
查询线路不存在: -a 1000号线 -map subway.txt -o station.txt
输出：线路不存在
三、小结
本次个人作业中间出现了各种错误，其实还是对java代码的熟悉度不够,实验中多次出现Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException的错误，主要因为数组为null了，没有初始化，浪费了很多时间找错，后续还要继续学习熟悉。
原文地址：https://www.cnblogs.com/31701085yc/p/11661278.html
时间： 2024-10-27 16:46:27