目錄

零、分工

一、GitHub地址

二、PSP表格

三、控制臺(tái)程序解題思路

建模思路和文本信息

Dijkstra算法——/b功能

/c功能實(shí)現(xiàn)

/a功能實(shí)現(xiàn)

換乘優(yōu)化

/z測(cè)試功能實(shí)現(xiàn)

四、控制臺(tái)程序?qū)崿F(xiàn)

Dijkstra算法——/b功能代碼

/a功能代碼

/z測(cè)試功能代碼

五、控制臺(tái)程序性能分析 六、控制臺(tái)黑盒測(cè)試

1./b功能

2./a功能 部分結(jié)果

3./c功能

4./z測(cè)試功能

七、界面設(shè)計(jì)

1.界面設(shè)計(jì)思路

2.將C++封裝為dll

3.圖形界面的實(shí)現(xiàn)

4.繪圖功能的實(shí)現(xiàn)

5.界面功能基本完成

八、個(gè)人感悟

零、分工

控制臺(tái)：張玉偉

GUI: 徐志濤

一、GitHub地址

github地址：https://github.com/ZhangWuren/SE-Team-Project

二、PSP表格

三、控制臺(tái)程序解題思路

1. 建模思路和文本信息
在本項(xiàng)目中，建模的對(duì)象是北京地鐵圖，在建模的過(guò)程中，建立了兩個(gè)類(lèi)，分別為類(lèi)Station和類(lèi)Map。類(lèi)Map包含了類(lèi)Station，具體的類(lèi)圖在項(xiàng)目完成后展示。

在文本數(shù)據(jù)beijing-subway.txt中，記錄了地鐵站及其對(duì)應(yīng)的線路，舉例如下

1 蘋(píng)果園
1 古城
1 八角游樂(lè)園
1 八寶山
1 玉泉路
1 五棵松
1 萬(wàn)壽路
1 公主墳-10
1 軍事博物館-9
1 木樨地
1 南禮士路
1 復(fù)興門(mén)-2
1 西單-4
1 天安門(mén)西
1 天安門(mén)東
首列為當(dāng)前線路，接著是對(duì)應(yīng)的站名，-表示當(dāng)前車(chē)站為換乘車(chē)站，跟著的是換乘線路，多個(gè)換乘線路用“，”隔開(kāi)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，北京市地鐵最新的不重復(fù)地鐵站數(shù)量為330。

2. Dijkstra算法——/b功能
在/b功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，將問(wèn)題抽象出來(lái)，就是一個(gè)無(wú)向圖最短路問(wèn)題，整個(gè)地鐵圖為無(wú)向圖，尋找兩點(diǎn)之間站點(diǎn)最少的路線。很容易想到的就是曾經(jīng)學(xué)過(guò)的Dijkstra算法。在Dijkstra算法中，重要的是設(shè)置鄰接矩陣。

3. /c功能實(shí)現(xiàn)
/c功能是輸出整條線路，只需要簡(jiǎn)單的輸出同一條線路上的地鐵站即可。

4. /a功能實(shí)現(xiàn)
/a功能是從選定站點(diǎn)出發(fā)，遍歷全部的站點(diǎn)。在思考全遍歷功能時(shí)，想起了之前相似的問(wèn)題有tsp問(wèn)題，哈密頓回路，歐拉回路等。其中tsp問(wèn)題要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能訪問(wèn)一次，和哈密頓回路類(lèi)似。歐拉回路則是要求每個(gè)邊都訪問(wèn)一次。這里的全遍歷功能和它們都不太一樣，本題強(qiáng)調(diào)要遍歷所有站點(diǎn)，對(duì)于邊并不做要求，只要點(diǎn)遍歷到了，有的邊甚至是可以忽略的，同時(shí)每個(gè)點(diǎn)的訪問(wèn)次數(shù)也可以是多次的。

經(jīng)過(guò)在網(wǎng)絡(luò)上搜索相關(guān)資料，決定采用貪心策略+dijkstra算法，從給定起點(diǎn)start開(kāi)始，隨機(jī)選取一個(gè)沒(méi)有路過(guò)的節(jié)點(diǎn)作為end，用之前/b功能的dijkstra算法找到這兩個(gè)點(diǎn)之間的最短路。接著將end作為新的start，再選取沒(méi)有經(jīng)歷的節(jié)點(diǎn)最后end，直到所有點(diǎn)都遍歷結(jié)束，最后再返回給定的初始start。在這個(gè)過(guò)程中，dijkstra算法的結(jié)果是局部最優(yōu)解，運(yùn)用貪心的策略，可以判定整個(gè)遍歷的過(guò)程也可取到最優(yōu)的解。

5. 換乘優(yōu)化
題目中要求，換乘時(shí)因?yàn)楦鞣N原因，相當(dāng)于坐了三個(gè)站。一開(kāi)始我陷入了難題，因?yàn)槊總€(gè)站點(diǎn)都是獨(dú)立的，譬如“公主墳”這個(gè)換乘站，公主墳既在1號(hào)線，又在10號(hào)線，在不考慮換乘為3站的情況下，它和“萬(wàn)壽路”軍事博物館“”蓮花臺(tái)“西釣魚(yú)臺(tái)”這四個(gè)站點(diǎn)的鄰接矩陣權(quán)值都是1，但是考慮換乘優(yōu)化時(shí)，權(quán)值要根據(jù)上一站點(diǎn)變化，陷入了僵局。

（所說(shuō)權(quán)值均表示鄰接矩陣權(quán)值）后來(lái)經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的思考，就是設(shè)置多個(gè)同名的換乘站表示不同地鐵線上的同一個(gè)換成站，同名換乘站之間權(quán)值為0，同線路前后站權(quán)值為1，不同線路前后站權(quán)值為3。用“公主墳”舉例，即創(chuàng)建一個(gè)1號(hào)線上的公主墳，一個(gè)10號(hào)線上的公主墳，1號(hào)線上的公主墳和“萬(wàn)壽路”軍事博物館“權(quán)值為1，和”蓮花臺(tái)“西釣魚(yú)臺(tái)”權(quán)值為3表示換乘，和10號(hào)線上的公主墳權(quán)值為0，因?yàn)橥瑐€(gè)站點(diǎn)本質(zhì)上是在一起的，能夠成功的解決換乘優(yōu)化問(wèn)題。

6./z測(cè)試功能實(shí)現(xiàn)
/z功能也比較簡(jiǎn)單，首先根據(jù)設(shè)定好的鄰接矩陣來(lái)判斷遍歷順序是否合理。然后再判斷節(jié)點(diǎn)數(shù)以及是否全部遍歷，再給出遺漏的站點(diǎn)，比較簡(jiǎn)單。

四、控制臺(tái)程序?qū)崿F(xiàn)

1. Dijkstra算法——/b功能代碼

Dijkstra算法的另一塊重點(diǎn)部分為鄰接矩陣權(quán)值的設(shè)定，代碼如下

2. /a功能代碼

其中函數(shù)setTransMartix()為換乘優(yōu)化時(shí)的矩陣，具體如下

void Map::setTransMartix() {memset(m_maze, INF, sizeof(m_maze));//2、10為環(huán)線m_maze[23][38] = 1;m_maze[38][23] = 1;m_maze[173][207] = 1;m_maze[207][173] = 1;for (int i = 0; i < _TOTALS; i++){if (i != 0 && i != _TOTALS - 1)//如果不是第一個(gè)和最后一個(gè){if (stations[i].getType()){//如果是換乘車(chē)站，則需要考慮換乘的代價(jià){//本條線路上權(quán)值仍未1if (stations[i].compareLine(stations[i + 1])) {m_maze[i][i + 1] = 1;}if (stations[i].compareLine(stations[i - 1])) {m_maze[i][i - 1] = 1;}}{//別的線路上可以換乘的站點(diǎn)for (int j = 0; j < _TOTALS; j++){if (stations[i].getNumber() == stations[j].getNumber() && i != j){//找到除了本身以外的同名站點(diǎn)m_maze[i][j] = 0;//同名站點(diǎn)可以直接到達(dá)，賦權(quán)值為0//和同名站點(diǎn)的相鄰站點(diǎn)，即為換乘，賦權(quán)值為3if (j != 392){//需考慮巴溝站沒(méi)有j+1站if (stations[j].compareLine(stations[j + 1])) {m_maze[i][j + 1] = 3;}if (stations[j].compareLine(stations[j - 1])) {m_maze[i][j - 1] = 3;}}else{m_maze[i][j - 1] = 3;}}}}}else{//如果不是換乘車(chē)站，直接將權(quán)值賦為1if (stations[i].compareLine(stations[i + 1])) {m_maze[i][i + 1] = 1;}if (stations[i].compareLine(stations[i - 1])) {m_maze[i][i - 1] = 1;}}}else{if (i == 0){m_maze[i][i + 1] = 1;}else{m_maze[i][i - 1] = 1;m_maze[i][195] = 3;}}} }

3./z測(cè)試功能代碼

void Map::test(string filename) {this->setMartix();memset(this->m_tvis, false, sizeof(m_tvis));fstream fin(filename);string readline;string stas[_TOTALS * 10];for (int i = 0; i < _TOTALS * 10; i++){stas[i].clear();}getline(fin, readline);int count = stoi(readline);int count1 = 0;int i = 0;while (getline(fin, readline)){stas[i] = readline;i++;}for (int i = 1; !stas[i].empty(); i++){Station s1 = this->getStationbyname(stas[i]);Station s2 = this->getStationbyname(stas[i - 1]);m_tvis[s1.getNumber()] = true;m_tvis[s2.getNumber()] = true;if (!this->m_maze[s1.getNumber()][s2.getNumber()]){cout << "error" << endl;return;}}int novissta[_TOTAL];memset(novissta, -1, sizeof(novissta));for (int i = 0, j = 0; i < _TOTAL; i++){if (this->m_tvis[i] == false){novissta[j] = i;j++;}}if (novissta[0] == -1){cout << "true" << endl;}else{cout << "false" << endl;cout << "遺漏的站點(diǎn)有:" << endl;for (int i = 0; novissta[i] != -1; i++){cout << this->getStationbynumber(novissta[i]).getName() << endl;}} }

五、控制臺(tái)程序性能分析

對(duì)全遍歷功能進(jìn)行性能分析，發(fā)現(xiàn)耗時(shí)較長(zhǎng)的函數(shù)是全遍歷函數(shù)traversal以及其調(diào)用的貪心迪杰斯特拉搜索greedSearch,均控制在較短時(shí)間，不再做進(jìn)一步優(yōu)化。

還有讀取地圖的setMap函數(shù)，本項(xiàng)目采用txt方式，逐行讀取北京地鐵圖，因?yàn)閿?shù)據(jù)量較小，故不做進(jìn)一步改進(jìn)。

六、控制臺(tái)黑盒測(cè)試

1./b功能

和百度地圖比較

基本類(lèi)似

2./a功能 部分結(jié)果

3./c功能
房山線

4./z測(cè)試功能
將/a的結(jié)果用作測(cè)試時(shí)，應(yīng)該為true

刪除部分/a的結(jié)果

造成錯(cuò)誤站點(diǎn)

七、界面設(shè)計(jì)

1.界面設(shè)計(jì)思路
以C++代碼為功能，將函數(shù)封裝為dll供圖形界面調(diào)用，因?yàn)樵谛W(xué)期的時(shí)候用過(guò)C#寫(xiě)過(guò)圖形界面，所以決定采用C#構(gòu)建圖形界面，在C++函數(shù)中將要走過(guò)的站點(diǎn)依次輸出到文本文件中，然后再根據(jù)之前存儲(chǔ)的坐標(biāo)信息將各個(gè)站點(diǎn)的位置和路線畫(huà)在以北京地鐵線路圖為背景的畫(huà)布上。

2.將C++封裝為dll
C++函數(shù)封裝成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)時(shí)才能提供接口供C#進(jìn)行調(diào)用，首先創(chuàng)建一個(gè)dll項(xiàng)目，然后將之前編寫(xiě)好的C++頭文件復(fù)制到這個(gè)項(xiàng)目中，再將要用到的函數(shù)聲明在dll項(xiàng)目的頭文件中，如下圖所示

之后在C#中就可以直接聲明調(diào)用函數(shù)了

項(xiàng)目目錄大致是這樣的，然后再將項(xiàng)目進(jìn)行編譯 ，項(xiàng)目目錄下會(huì)生成一個(gè)名字為Subway_dll.dll的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件，我們這時(shí)就的到想要的dll文件，然后將這個(gè)dll文件復(fù)制到C#圖形界面項(xiàng)目的可執(zhí)行文件目錄下，就能在圖形界面進(jìn)行C++函數(shù)的調(diào)用了

3.圖形界面的實(shí)現(xiàn)
在窗體中導(dǎo)入北京地鐵線路圖，想要正確的繪圖首先要得到各個(gè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，然后為了得到各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，我寫(xiě)了一個(gè)Onclick事件，每點(diǎn)一次就獲得當(dāng)前位置的坐標(biāo)，將各個(gè)站點(diǎn)的坐標(biāo)依次記錄在Beijing_Subway_Location.txt文件中。然后就可以根據(jù)經(jīng)過(guò)的站點(diǎn)信息畫(huà)圖了。

為了能夠在C#項(xiàng)目中調(diào)用遍歷功能的C++函數(shù)，需要再主函數(shù)這里引入聲明要調(diào)用的函數(shù)

這個(gè)函數(shù)會(huì)將經(jīng)過(guò)的站點(diǎn)信息依次輸出存入txt文件中，然后C#讀這個(gè)文件，進(jìn)行繪圖。

4.繪圖功能的實(shí)現(xiàn)
因?yàn)樵诶L制路線圖的過(guò)程中會(huì)反復(fù)進(jìn)行繪圖，所以編寫(xiě)了一個(gè)DrawTool類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)繪圖功能，這個(gè)類(lèi)中會(huì)有兩個(gè)功能，一個(gè)是畫(huà)圖，一個(gè)是畫(huà)帶箭頭的線來(lái)表明路線，代碼如下

5.界面功能基本完成
設(shè)置了一個(gè)Button_Click事件，點(diǎn)擊Search按鈕即可實(shí)現(xiàn)繪制線路圖，點(diǎn)擊Search先會(huì)調(diào)用ResetMap函數(shù)來(lái)刷新界面，防止上一次的繪圖對(duì)本次繪圖發(fā)生影響，具體調(diào)用繪圖功能的代碼如下

執(zhí)行如下命令

界面如圖所示，手動(dòng)輸入坐標(biāo)會(huì)有誤差，站點(diǎn)繪制的并不是非常準(zhǔn)確，在可以接受的誤差范圍內(nèi)

八、個(gè)人感悟

本次結(jié)對(duì)項(xiàng)目中我負(fù)責(zé)界面的編寫(xiě)，學(xué)習(xí)了運(yùn)用C#寫(xiě)圖形界面以及一些C#的語(yǔ)法，了解了dll的用法，也學(xué)習(xí)了如何合作使用GitHub，本次項(xiàng)目收獲頗豐

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的软件工程团队项目------Beijing Subway的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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