数据结构实训校园导游系统

1 课题描述
（一）基本要求
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。
（二）、测试数据
由读者根据实际情况设定。
2 问题分析和任务定义
题目要求我们写一个学校的导游图，并且可以查询有关景点的信息，还可以查找任意两景点的最短路径和所有路径。还要求如果要参观多个景点时，也要找出一个最优的路径。
限制条件要求我们区分出汽车路线还是步行路线。
3 逻辑设计
（1）数组
先用二维数组存储学校景点的名字、信息、距离。
（2）主函数
包括命令调用函数，查看学校全景图函数、查看学校景点信息该函数、输入程序、查询景点间距离、查找所有路径
（
4 详细设计
（1）两个二位数组分别存储校园的景点的名字，具体介绍信息。还有一个数组去存景点间的信息。
（2）具体函数
1、void chushi()//存储景点的距离
2、void menu()//菜单
3、void start()//初始页面。
4、void look()//学校的全景图
5、void mulu()//学校景点的目录
6、void ask()//关于景点信息询问函数
7、void floyed1(int s,int e)//弗洛伊德算法，求最短路
8、void shorter()//调最短路的函数
9、void bfs1(int s,int e,int p,int sum)//深搜函数
10、void all()//求两景点间的所有路径
11、void tree(int n,int m)//求多景点之间的最优路径
12、void lots()//调用函数
13、void command()//命令函数
14、int main()//主函数
5 程序编码

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<map>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
#define inf 1000000000
int tran[20][20],tran1[20][20];
queue<int>q;
int vis[20],path[20],dis[20][20],apth[20][20];
int a[20],b[20],c[20],d[20];
char view[20][100]= {"","这里是学校的入口","这是学生进行室内比赛和体育活动的场所","这是东校的田径操场，同学们都在这里锻炼身体","这是学校的第一座教学楼","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","这是学校的第三座教学楼","这是学校的第四座教学楼","这是学校的第五座教学楼","这是学校的第六座教学楼","8楼一下是学生实验区，以上是领导老师的办公区域","这是学校的图书馆，藏书丰富，是同学们阅读自习的好去处","这是举办文艺活动的场所"};//存储学校景点的信息
char name[20][100]= {"","东校大门","体育馆","田径场","一教","二教","三教","四教","五教","六教","七教","图书馆","大活"};//存储景点的姓名
void chushi()
{tran[1][2]=tran[2][1]=200;tran[1][3]=tran[3][1]=100;tran[2][6]=tran[6][2]=300;tran[1][4]=tran[4][1]=500;tran[4][5]=tran[5][4]=200;tran[4][6]=tran[6][4]=100;tran[6][8]=tran[8][6]=50;tran[5][8]=tran[8][5]=100;tran[8][9]=tran[9][8]=100;tran[7][9]=tran[9][7]=100;tran[5][7]=tran[7][5]=200;tran[5][11]=tran[11][5]=300;tran[7][12]=tran[12][7]=150;tran[10][12]=tran[12][10]=200;tran1[1][4]=tran1[4][1]=500;tran1[1][3]=tran1[3][1]=100;tran1[2][6]=tran1[6][2]=300;tran1[4][6]=tran1[6][4]=100;tran1[4][5]=tran1[5][4]=200;tran1[5][8]=tran1[8][5]=100;tran1[8][9]=tran1[9][8]=100;tran1[7][9]=tran1[9][7]=100;tran1[5][11]=tran1[11][5]=300;tran1[10][12]=tran1[12][10]=200;tran1[7][12]=tran1[12][7]=150;tran[11][12]=tran[12][11]=250;tran1[11][12]=tran1[12][11]=250;
}//存储景点的距离
void menu()//菜单
{printf("************************************************\n");printf("                1:查看学校的全景图              \n");printf("                2:查看某景点的信息              \n");printf("                3:两个景点之间的最短路径        \n");printf("                4:任意两个景点之间的所有路径    \n");printf("                5:求途经这多个景点的最佳路径    \n");printf("                6:退出导游系统                  \n");printf("************************************************\n");
}
void start()//初始页面
{int i;for(i=0; i<10; i++)printf("\n");printf("         *********************************************\n");printf("         **                                         **\n");printf("         **      欢迎参观山东工商学院导游图         **\n");printf("         **                                         **\n");printf("         *********************************************\n");printf("按任意键继续......");getchar();
}
void look()//学校的全景图
{system("cls");printf("**************************************山东工商学院东校平面图*************************************************************\n");printf("|                    |-------|        |-------|        |-------|         |-------|                                      |\n");printf("|                    |  六教 |________|  五教 |________|  三教 |_________| 体育馆|____________________                  |\n");printf("|                    |-------|        |-------|        |-------|         |-------|                    |                 |\n");printf("|                      /                   |              \\                                           |                 |\n");printf("|                     /                    |               \\                                          |                 |\n");printf("|                    /                     |                \\                                         |                 |\n");printf("|               |--------|            |--------|           |--------|                          |-------------|          |\n");printf("|               |  四教  |____________|  二教  |___________|  一教  |__________________________|  东校大门   |          |\n");printf("|               |--------|            |--------|           |--------|                          |-------------|          |\n");printf("|  |-------|        |                      |                                                          |                 |\n");printf("|  |  七教 |        |                      |                                                          |                 |\n");printf("|  |-------|        |                      |                                    |--------|            |                 |\n");printf("|      |        |---------|           |---------|                               | 田径场 |____________|                 |\n");printf("|      |________|   大活  |___________| 图书馆  |                               |--------|                              |\n");printf("|               |---------|           |---------|                                                                       |\n");printf("|************************************************************************************************************************\n");printf("按任意键继续......");getchar();getchar();return;
}
void mulu()//学校景点的目录
{printf("*****************山商东校导图**********************\n");printf("   1:东校大门    2:体育馆     3:田径场    4:一教   \n");printf("   5:二教        6:三教       7:四教      8:五教   \n");printf("   9:六教        10:七教      11：图书馆  12:大活  \n");printf("***************************************************\n");
}
void ask()//关于景点信息询问函数
{while(1){system("cls");mulu();printf("请输入你想要了解的景点的编号(输入0退出)：");int com;scanf("%d",&com);if(com==0)break;else if(com>12)printf("无效的命令\n");else{printf("\n%s\n\n",view[com]);printf("按任意键继续......");getchar();getchar();}}
}
void floyed1(int s,int e)//弗洛伊德算法，求最短路
{int i,j,k;for(k=1; k<=12; k++)for (i=1; i<=12; i++)for(j=1; j<=12; j++)if (tran[i][j]>tran[i][k]+tran[k][j]){tran[i][j]=tran[i][k]+tran[k][j];apth[i][j]=apth[i][k];}printf("最短的距离为：%d\n",tran[s][e]);printf("路径为：");k=apth[s][e];printf("%s",name[s]);while(s!=e){k=apth[s][e];s=k;printf("->%s",name[s]);}printf("\n");}
void shorter()//调最短路的函数
{int i,j;for(i=0; i<20; i++)for(j=0; j<20; j++){dis[i][j]=inf;if(i==j){tran[i][j]=0;tran1[i][j]=0;}else{tran[i][j]=inf;tran1[i][j]=inf;}apth[i][j]=j;}chushi();int start,end1;system("cls");mulu();int com;printf("请输入你要旅行的方式（步行输1，车行输2）：");scanf("%d",&com);printf("\n");printf("请输入要查询的起点：");scanf("%d",&start);printf("\n");printf("请输入要查询的终点：");scanf("%d",&end1);printf("\n");if(start<1||start>12||end1<1||end1>12){printf("该景点不存在，请重新输\n");return ;}else{if(com==2){floyed1(start,end1);}else{for(i=0; i<20; i++)for(j=0; j<20; j++){tran[i][j]=tran1[i][j];}floyed1(start,end1);}}printf("按任意键继续.........");getchar();getchar();}
void bfs1(int s,int e,int p,int sum)//深搜函数
{int i;if(s==e){printf("这条路径的长度为：%d\n",sum);printf("路径为：");for(i=0; i<p; i++){if(i==p-1)printf("%s\n",name[path[i]]);elseprintf("%s->",name[path[i]]);}}else{for(i=1; i<=12; i++){if(vis[i]==0&&tran[s][i]){vis[i]=1;sum+=tran[s][i];path[p]=i;bfs1(i,e,p+1,sum);vis[i]=0;sum-=tran[s][i];}}}return ;
}
void all()//求两景点间的所有路径
{memset(vis,0,sizeof(vis));memset(path,0,sizeof(path));memset(tran,0,sizeof(tran));memset(tran1,0,sizeof(tran1));chushi();int start,end1;system("cls");mulu();int com;printf("请输入你要旅行的方式（步行输1，车行输2）：");scanf("%d",&com);printf("\n");printf("请输入要查询的起点：");scanf("%d",&start);printf("\n");printf("请输入要查询的终点：");scanf("%d",&end1);printf("\n");if(start<1||start>12||end1<1||end1>12){printf("该景点不存在，请重新输\n");return ;}else{if(com==2){path[0]=start;vis[start]=1;bfs1(start,end1,1,0);}else if(com==1){int i,j;for(i=0; i<20; i++)for(j=0; j<20; j++)tran[i][j]=tran1[i][j];path[0]=start;vis[start]=1;bfs1(start,end1,1,0);}}printf("按任意键继续.......");getchar();getchar();}
void tree(int n,int m)//求多景点之间的最优路径
{int i,j,k;for(k=1; k<=12; k++)for (i=1; i<=12; i++)for(j=1; j<=12; j++)if (tran[i][j]>tran[i][k]+tran[k][j]){tran[i][j]=tran[i][k]+tran[k][j];apth[i][j]=apth[i][k];}int x,y,z;int ans=0;int sum=0;d[0]=b[1];ans++;while(1){int max1=inf;for(i=1;i<=n;i++){for(j=2;j<=m;j++){if(tran[b[i]][c[j]]<max1&&c[j]!=0){x=i;y=j;max1=tran[b[i]][c[j]];}}}if(max1==inf)break;sum+=max1;x=b[x];z=c[y];n++;b[n]=c[y];c[y]=0;while(x!=z){k=apth[x][z];x=k;d[ans++]=x;}}printf("路径的长度为：%d\n",sum);printf("路径为：");printf("%s",name[d[0]]);for(i=1;i<ans;i++){printf("->%s",name[d[i]]);}printf("\n");}
void lots()//调用函数
{int i,j;for(i=0; i<20; i++)for(j=0; j<20; j++){if(i==j){tran[i][j]=0;tran1[i][j]=0;}else{tran[i][j]=inf;tran1[i][j]=inf;}apth[i][j]=j;}chushi();int com;memset(a,0,sizeof(a));memset(b,0,sizeof(b));memset(c,0,sizeof(c));system("cls");mulu();printf("请输入出行方式（步行输1，车行输2）:");scanf("%d",&com);printf("\n");for(i=1;;i++){printf("请输入你要参观的第%d个景点(输入0结束):",i);scanf("%d",&a[i]);printf("\n");if(a[i]==0)break;}b[1]=a[1];for(j=2;j<i;j++)c[j]=a[j];if(com==1){for(i=0;i<20;i++)for(j=0;j<20;j++)tran[i][j]=tran1[i][j];tree(1,i-1);}else{tree(1,i-1);}printf("按任意键继续......");getchar();getchar();}
void command()//命令函数
{while(1){system("cls");menu();int com;printf("请输入命令：");scanf("%d",&com);printf("\n");if(com==1)look();else if(com==2)ask();else if(com==3)shorter();else if(com==4)all();if(com==5)lots();else if(com==6)break;elseprintf("无效的命令\n");}return ;
}
int main()//主函数
{start();chushi();system("cls");menu();command();return 0;
}

7 结果分析
程序的空间复杂度为O（N^{2），时间复杂度为O(N}3)，主要是在求最短路用的弗洛伊德算法中。程序的运行可以判断一些非法的数据，当访问的景点不存在时会有提醒，命令不存在时也会有提醒。
8 总结
这次的程序设计主要是校园导游系统，可以查看校园全景图，可以查看景点的信息，道路也分为人行道和车行道，还可以查找两景点间的最短路径和所有路径，还可以根据想去看的所有景点推荐一个最佳路径。程序中用了最短路算法和最小生成树算法，还有深搜算法。设计的过程当中遇到了很多的问题，最后通过思考和查找资料等方法将其解决。在设计的过程当中学到了很多，也发现解决一个问题需要有耐心、恒心。通过这次程序设计，使我加深了对数据结构的理解，也提高了自己解决问题的能力。

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