python地铁查询系统_基于图结构实现地铁乘坐线路查询

基于图结构实现地铁乘坐线路查询

github-python算法和flaskapp部分：repo

github-android部分：repo

flaskapp接口文档：传送门

深度了解Dijkstra优化算法：传送门

问题描述

编写一个程序实现地铁最短乘坐（站）线路查询，输入为起始站名和目的站名，输出为从起始站到目的站的最短乘坐站换乘线路。

1.采用Dijkstra算法实现，使用优先队列对性能进行了优化；

2.如果两站间存在多条最短路径，则输出其中的一条即可；

本次项目实现采用了flask作为后端提供接口服务，使用androidApp进行get请求获得数据，显示在Textview中

设计需求

确定储存地铁站文件的格式文件（已确认使用json格式和文本格式）

确定读取地铁站数据的方式（使用python的file打开命令）

确定获取两站点最小站点数的算法方式

进行外表封装

进行输出格式的确定

性能测试

最后结果检查

数据存储格式

stationline.txt文本为存储的地图数据文本，格式如下图所示：

使用0与1来分别表示是否需要换乘

地铁线路条数

线路x 线路x站数

站名1 是否需要换乘

站名2 是否需要换乘

...

数据示例

2 20

曹庄 0

卞兴 0

芥园西道 0

咸阳路 0

长虹公园 1

广开四马路 0

西南角 1

鼓楼 0

东南角 0

建国道 0

天津站 1

远洋国际中心 0

顺驰桥 0

靖江路 1

翠阜新村 0

屿东城 0

登州路 0

国山路 0

数据文本读取代码

with open(os.path.join(os.path.abspath('..'), "station/stationLine.txt"), "r") as f:

TOTAL = f.readline()

for line in f.readlines():

if line != '\n':

line = line.rstrip('\n')

line = line.split(' ')

if line[0] in LINEDATA:

linei = line[0]

continue

line[1] = linei

line0 = line[0]

intline = int(line[1])

if intline not in data.keys():

data[intline] = []

data[intline].append(line0)

else:

data[intline].append(line0)

if line0 not in datanum.keys():

datanum[line0] = [intline]

else:

datanum[line0].append(intline)

打印结果

stationline {"1": ["刘园", "西横堤", "果酒厂", "本溪路", "勤俭道", "洪湖里", "西站", "西北角", ..]}

linesdata {"刘园": [1], "西横堤": [1], "果酒厂": [1], "本溪路": [1], "勤俭道": [1], "洪湖里": [1], "西站": [1, 6], "西北角": [1], "西南角": [1, 2], "二纬路": [1], "海光寺": [1], "鞍山道": [1], "营口道": [1, 3], "小白楼": [1], "下瓦房": [1, 5],....}

station_num {"刘园": 0, "西横堤": 1, "果酒厂": 2, "本溪路": 3, "勤俭道": 4, "洪湖里": 5, "西站": 6, "西北角": 7, "西南角": 8, "二纬路": 9, "海光寺": 10, "鞍山道": 11, "营口道": 12, "小白楼": 13, "下瓦房": 14,.....}

获得点与点之间的最短路径:

def find_shortest_path(graph, start, end, path=[]):

# 查找最短路径

path = path + [start]

if start == end:

return path

if not start in graph.keys():

return None

shortest = None

for node in graph[start]:

if node not in path:

newpath = find_shortest_path(graph, node, end, path)

if newpath:

if not shortest or len(newpath) < len(shortest):

shortest = newpath

return shortest

def find_all_paths(graph, start, end, path):

# 查找所有的路径

path = path + [start]

if start == end:

return [path]

if not start in graph.keys():

return []

paths = []

for node in graph[start]:

if node not in path:

newpaths = find_all_paths(graph, node, end, path)

for newpath in newpaths:

paths.append(newpath)

return paths

pathss = {}

for i in range(I):

for j in range(I):

if RouteGraph.get_edge(i, j) == 1:

start = STATIO[i]

end = STATIO[j]

if i not in pathss.keys():

pathss[i] = [j]

else:

pathss[i].append(j)

# pathss是记录每个站点接触的站点list

# print(pathss)

dijkstra算法具体分析

def dijkstra_shortest_pathS(graph, v0, endpos):

vnum = 0

for i in pathss.keys():

vnum += 1

assert 0 <= v0 < vnum

# 长为vnum的表记录路径

paths = [None] * vnum

count = 0

cands = PrioQueue([(0, v0, v0)])

while count < vnum and not cands.is_empty():

plen, u, vmin = cands.dequeue()

if paths[vmin]:

continue

paths[vmin] = (u, plen)

# print(u, plen)

for v in graph[vmin]:

if not paths[v]:

cands.enqueue((plen + 1, vmin, v))

count += 1

return paths

stationController 部分

# encoding=utf-8

import os

import json

from stationplan import computefshortestpath

from stationplan import getInfo

def getShort(start, end):

stationnum, s = computefshortestpath(start, end)

return stationnum, s

def getInfoStation():

stationnumlist, stationlist = getInfo()

return stationnumlist, stationlist

if __name__ == "__main__":

a, b = getInfoStation()

print(type(a))

print(type(b))

stationController中具体使用的函数分析

# 确定出发点和最后的站点

def computefshortestpath(startpos, endpos):

s1 = STATION_NUM[startpos]

e1 = STATION_NUM[endpos]

# print(s1,e1)

paths = dijkstra_shortest_pathS(pathss, s1, e1)

# print(paths)

b = []

p = paths[e1][0]

# print(paths[e1])

b.append(STATIO[p])

while True:

p1 = paths[p][0]

p = p1

b.append(STATIO[p])

if p == s1:

break

b.reverse()

if s1 != e1:

b.append(STATIO[e1])

stationnumo = len(b)

s = ""

s += b[0]

for i in range(1, len(b) - 1):

a1 = set(datanum[b[i - 1]])

b1 = set(datanum[b[i + 1]])

c1 = set(datanum[b[i]])

# 如果没有交集，说明不是同一条路,对当前站点前后站点进行分析，如果两个站点属于

# 的站点线号没有发生重叠，说明当前线路在该站点没有进行换乘

if not len(a1 & b1):

if len(datanum[b[i + 1]]) != 0:

s += "-" + str((list(set(datanum[b[i]]) & b1)[0])) + "号线"

s += "-" + b[i]

else:

s += "-" + b[i]

s += "-" + b[len(b) - 1]

return stationnumo, s

def getInfo():

return data, STATION_NUM

flask app的分析：

flask具体作用类似与springboot，是python后端的一个框架，对新手及其友好，而json包则是用来处理json输出格式的一个工具

# encoding=utf-8

from flask import Flask, request

from stationController import getShort

from stationController import getInfoStation

import json

app = Flask(__name__)

@app.route('/getStationInfo', methods=['GET'])

def getStationInfo():

num = request.args["num"]

num = int(num)

data, stationlist = getInfoStation()

if not num:

result = {

"code": 500,

"msg": "the service make a mistake -.-"

}

else:

strmsg = data[num]

print(strmsg)

result = {

"code": 0,

"msg": strmsg

}

return json.dumps(result)

@app.route('/getShortestPath', methods=['GET'])

def getShortestPath():

start = request.args['start']

end = request.args['end']

data, stationlist = getInfoStation()

print(start not in stationlist.keys() and end not in stationlist.keys)

if (not start or not end) or (start not in stationlist.keys() or end not in stationlist.keys()):

result = {

"code": 501,

"msg": "please input the correct start and end station -.-"

}

else:

stationnum, strmsg = getShort(start, end)

result = {

"code": 0,

"msg": strmsg,

"stationnum": stationnum

}

return json.dumps(result)

if __name__ == '__main__':

app.run(host="0.0.0.0", port=80)

flask具体demo已经部署在服务器上，返回信息，请求方式等具体请查看接口文档：传送门

安卓部分

编译器使用AS进行开发

使用友好的流线式布局进行开发

布局代码如下:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="match_parent"

android:paddingBottom="10dp"

android:paddingLeft="10dp"

android:paddingRight="10dp"

android:paddingTop="30dp"

android:orientation="vertical"

tools:context=".MainActivity" >

android:id="@+id/textView1"

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:text="请选择站点线路起点线" />

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="141dp"

android:layout_gravity="center"

android:orientation="vertical">

android:id="@+id/spinner1"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="50dp" />

android:id="@+id/spinner2"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="50dp"

android:layout_marginTop="20dp" />

android:id="@+id/textView2"

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:text="请选择站点线路终点线" />

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="141dp"

android:layout_gravity="center"

android:orientation="vertical">

android:id="@+id/spinner3"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="50dp" />

android:id="@+id/spinner4"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="50dp"

android:layout_marginTop="20dp"

android:id="@+id/searchButton"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="40dp"

android:text="搜索最短路线">

android:id="@+id/showShortestPath"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="match_parent"

android:text="">

对与spinner（下拉框的集联操作使用xml进行了储存）

当选中相应的station值时进行选择第二个spinner中的应该显示的值

格式如下

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

-站点线路-

-站点-

刘园

西横堤

果酒厂

本溪路

勤俭道

洪湖里

西站

西北角

西南角

二纬路

海光寺

鞍山道

营口道

小白楼

下瓦房

南楼

土城

陈塘庄

复兴门

华山里

财经大学

双林

李楼

......

代码控制：

....

if (pro.equals("1")) {

cityAdapter = ArrayAdapter.createFromResource(

MainActivity.this, R.array.station1,

android.R.layout.simple_spinner_dropdown_item);

sr4.setAdapter(cityAdapter);

sr4.setOnItemSelectedListener(new AdapterView.OnItemSelectedListener() {

@Override

public void onItemSelected(AdapterView<?> parent, View view, int position, long id) {

String strstation = MainActivity.this.getResources().getStringArray(R.array.station1)[position];

sr4Val = strstation;

}

@Override

public void onNothingSelected(AdapterView<?> parent) {

}

});

}

.....

demo图

使用okhttps获得json数据，get方式

相应的as添加jar包方式：

打开路径：file->project Structure->Depndences->app->+号搜索相应的包即可

博主用的是 okhttp:2.7.5的包

public void SendGetRequest(final String url,final String startpos,final String endpos){

new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

try {

OkHttpClient client = new OkHttpClient();//创建OkHttpClient对象

Request request = new Request.Builder()

.url("http://139.9.90.185/getShortestPath?start="+startpos+"&end="+endpos)//请求接口。如果需要传参拼接到接口后面。

.build();//创建Request 对象

Response response = null;

response = client.newCall(request).execute();//得到Response 对象

if (response.isSuccessful()) {

Log.d("kwwl","response.code()=="+response.code());

Log.d("kwwl","response.message()=="+response.message());

// Log.d("kwwl","res=="+response.body().string());

String resdata = response.body().string();

System.out.println(resdata);

//此时的代码执行在子线程，修改UI的操作请使用handler跳转到UI线程。

JSONObject jsonObject = new JSONObject(resdata);

String code = (jsonObject.getString("code"));

if(Integer.parseInt(code)==0) {

String resultpath = (jsonObject.getString("msg"));

String resultnum = (jsonObject.getString("stationnum"));

show("站点数:" + resultnum + "\n" + "站点最短路径:" + resultpath);

Toast.makeText(MainActivity.this,"正在搜索中,请稍后",Toast.LENGTH_SHORT).show();

}else{

String msg = (jsonObject.getString("msg"));

show("提示信息:"+msg);

Toast.makeText(MainActivity.this,"提示信息:"+msg,Toast.LENGTH_SHORT).show();

}

// System.out.println(result);

}else{

show("请求出错,请选择正确的站点请求");

Toast.makeText(MainActivity.this,"请求出错,请选择正确的站点请求",Toast.LENGTH_SHORT).show();

}

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}).start();

}

//显示在下方的TextView中

private void show(final String result) {

runOnUiThread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

textShowPaths.setText(result);

}

});

}

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