UrbanHighwayNavigationSystem

项目名称 城市公路导航系统

杨腾泽，刘鑫成，李培毅，孙英皓

摘要： (1) 基于真实的公路数据建立导航地图模型，编制成格式简单的数据文件包括城市线路名称、站点名称。 (2)系统能够读取公路导航地图数据文件，建立公路模型，也能够将模型输出成数据文件，以便验证模型的正确性。 (3)通过人机交互的方式输入起点和终点站名称，系统给出路径长度最短的导航路径。 (4)能够读取不同的地铁导航地图进行功能测试。

1. 系统分析

通过各种算法，实现公路导航

1.1 问题描述

问题描述和具体要求。

1.2 可行性分析

明确解决问题的关键，核心数据结构，核心算法等。

确定解决问题的总体思路和方案。

1.3 需求分析

（1）输入和输出

输入城市编号，即可显示该城市的具体信息，最短路径等。

（2）数据字典

描述系统中需要处理的所有数据包含的具体信息。例如：

学生 = 学号 + 姓名 + 成绩

（3）数据文件

系统中需要读取xx数据文件以获取xx数据，或者需要导出xx数据。举例说明xx数据文件的具体格式。

（4）参数设定

系统开始运行时，需要设置的参数。可以用户手册的形式给出设定参数的过程，如系统提示信息和用户输入等。

（5）地图信息修改功能

输入修改编号，即可对指定城市进行修改

2. 系统设计

2.1 概要设计

系统划分为几个模块，可以画模块图。

逐个说明每个模块的功能（输入、输出、做什么，这里不写怎么做）。

2.2 数据结构设计

首先，分析对比几种可选的数据结构设计方案。如图可以采用邻接矩阵，也可以采用邻接表，表示集合可以用普通的查找表，还可以用不相交集。给出每一种设计方案的特点（优势、不足等）。然后，综合考虑各种因素（空间、时间、乃至团队成员的水平等），给出你的选择。

（1）xxx结构

给出核心数据结构的设计，包括文字描述和示意图。讲清楚数据是如何组织的。多个数据结构，逐一列出。

（2）xxx结构

给出核心数据结构的设计，包括文字描述和示意图。讲清楚数据是如何组织的。

2.3 算法设计

首先，分析对比几种可选的算法设计方案。如是否排序，广度优先或深度优先搜索等。给出每一种设计方案的特点（优势、不足）。然后，综合考虑各种因素（空间、时间、乃至团队成员的水平等），给出你的选择。

（1）XXX算法

给出核心算法的设计，包括伪代码或流程图。多个核心算法，逐一列出。只列举解决问题的核心算法，重点讲清楚是如何解决问题的。

（2）XXX算法

给出核心算法的设计，包括伪代码或流程图。

3. 系统实现

采用C++、利用VSCode实现。

介绍项目的文件结构，以及主要函数的功能。

3.1 核心数据结构的实现

描述数据结构的实现方法。

可以配合程序代码加以说明。如：

struct LNode {
    E data;      // 数据元素
    LNode *next; // 指向下一个结点的指针
};

对该数据结构的特点进行分析。

3.2 核心算法的实现

核心算法Dijkstra 算法floyd

如以下代码，采用迪杰斯特拉算法实现求取路径最短值 int Ppath2(MatGrath &G,int path[],int i,int v) //前向递归查找路径上的顶点 { int k; k=path[i]; if (k==v) return k; //找到了起点则返回 Ppath2(G,path,k,v); //找顶点k的前一个顶点 printf("%s->",G.vexs[k].sight);//输出顶点k

}

int danyuan(MatGrath &G,int v)//求两点之间的最短路径 { int dist[MAXV],path[MAXV]; int s[MAXV]; int mindis,i,j,u; for (i=1; i<=G.vexnum; i++) { dist[i]=G.arc[v][i].length; //距离初始化 s[i]=0; //s[]置空 if (G.arc[v][i].length<INF) //路径初始化 path[i]=v; else path[i]=-1; } s[v]=1; path[v]=0; //源点编号v放入s中 for (i=1; i<=G.vexnum; i++) //循环直到所有顶点的最短路径都求出 { mindis=INF; //mindis置最小长度初值 for (j=1; j<=G.vexnum; j++) //选取不在s中且具有最小距离的顶点u if (s[j]==0 && dist[j]<mindis) { u=j; mindis=dist[j]; } s[u]=1; //顶点u加入s中 for (j=1; j<=G.vexnum; j++) //修改不在s中的顶点的距离 if (s[j]==0) if (G.arc[u][j].length<INF && dist[u]+G.arc[u][j].length<dist[j]) { dist[j]=dist[u]+G.arc[u][j].length; path[j]=u; } }

for(i=1; i<=G.vexnum; i++)
    if (s[i]==1&&v!=i)
    {
        printf(" 从%s到%s的最短路径长度为:%d米\t路径为:",G.vexs[v].sight,G.vexs[i].sight,dist[i]);
        printf("%s->",G.vexs[v].sight);    //输出路径上的起点
        Ppath2(G,path,i,v);    //输出路径上的中间点
        printf("%s\n",G.vexs[i].sight);   //输出路径上的终点
    }

}

int Ppath1(MatGrath &G,int path[][MAXV],int v,int w) //前向递归查找路径上的顶点 { int k; k=path[v][w]; if (k==-1) return 0; //找到了起点则返回 Ppath1(G,path,v,k); //找顶点i的前一个顶点k printf("%s->",G.vexs[k].sight); Ppath1(G,path,k,w); //找顶点k的前一个顶点j }

如下采用floyd算法求给出的两点之间的最少费用 void ShortestMoney(MatGrath &G,int v,int w)//求花费最少的路径 { int A[MAXV][MAXV],path[MAXV][MAXV]; int i,j,k; for (i=0; i<G.vexnum; i++) for (j=0; j<G.vexnum; j++) { A[i][j]=G.arc[i][j].money; path[i][j]=-1; //i到j没有边 } for (k=0; k<G.vexnum; k++) { for (i=0; i<G.vexnum; i++) for (j=0; j<G.vexnum; j++) if (A[i][j]>A[i][k]+A[k][j]) { A[i][j]=A[i][k]+A[k][j]; path[i][j]=k; } }

if (A[v][w]==INF)
{
    if (v!=w)
        printf("从%d到%d没有路径\n",v,w);
}
else
{
    printf("  从%s到%s路径费用:%d元人民币 路径:",G.vexs[v].sight,G.vexs[w].sight,A[v][w]);
    printf("%s->",G.vexs[v].sight);    //输出路径上的起点
    Ppath1(G,path,v,w);    //输出路径上的中间点
    printf("%s\n",G.vexs[w].sight);   //输出路径上的终点
}

}

4. 系统测试

描述测试的思路和方法。比如，先用小数据量进行测试，再用真实数据进行测试。

测试应考虑到输入数据的特殊情况。

给出若干测试用例，包括输入、预期结果、运行结果或是否通过测试。运行结果和预期结果一致，为通过测试。

5. 总结

概况项目和完成情况。

遇到的问题和解决方法。

个人小结：

杨腾泽：

刘鑫成：本次的系统研发研活动，让我体验到了程序开发的复杂性与程序开发成功的自豪感，一个项目的完成离不开一个团队的团结协作，在进行项目时，需要对其进行反复的纠错和改进，在更改和发现中不断地改进和提升自，从而丰富自己。这次团队体验，让我能够初步地体会到一个团队间的分工协作的重要性，成员分工以及项目领导者的重要性，让我受益匪浅

李培毅：

孙英皓：

参考文献

列出参考的文献资料，根据情况自行添加。

[1] 严蔚敏, 吴伟民. 数据结构（C语言版）. 北京: 清华大学出版社, 2007.