根据这个,结合数据结构有向图的相关知识,写出这个程序的代码

时间: 2024-03-09 19:45:07 浏览: 14
好的,以下是一个简单的Python程序,用于实现您所要求的全国交通咨询模拟系统。该程序基于有向图的相关知识,使用Dijkstra算法计算两个城市之间的最短路径和最短时间,并使用贪心算法计算最小花费路径。程序中使用了Python的面向对象编程思想,将城市、铁路和路径等信息封装为对象,使程序的结构更加清晰。 ```python import heapq class City: def __init__(self, name, intro): self.name = name self.intro = intro self.railways = [] def add_railway(self, railway): self.railways.append(railway) class Railway: def __init__(self, start_city, end_city, distance, speed, cost): self.start_city = start_city self.end_city = end_city self.distance = distance self.speed = speed self.cost = cost class Path: def __init__(self, start_city, end_city, distance, time, cost, route): self.start_city = start_city self.end_city = end_city self.distance = distance self.time = time self.cost = cost self.route = route class Graph: def __init__(self): self.cities = {} def add_city(self, city): self.cities[city.name] = city def add_railway(self, start_city_name, end_city_name, distance, speed, cost): start_city = self.cities[start_city_name] end_city = self.cities[end_city_name] railway = Railway(start_city, end_city, distance, speed, cost) start_city.add_railway(railway) def dijkstra_shortest_path(self, start_city_name, end_city_name, mode="distance"): start_city = self.cities[start_city_name] end_city = self.cities[end_city_name] visited = {} distance = {} previous = {} for city_name in self.cities: distance[city_name] = float("inf") visited[city_name] = False previous[city_name] = None distance[start_city_name] = 0 heap = [(0, start_city_name)] while heap: (d, current_city_name) = heapq.heappop(heap) if visited[current_city_name]: continue visited[current_city_name] = True if current_city_name == end_city_name: break current_city = self.cities[current_city_name] for railway in current_city.railways: if mode == "distance": weight = railway.distance elif mode == "time": weight = railway.distance / railway.speed elif mode == "cost": weight = railway.distance * railway.cost neighbor_city_name = railway.end_city.name tentative_distance = distance[current_city_name] + weight if tentative_distance < distance[neighbor_city_name]: distance[neighbor_city_name] = tentative_distance previous[neighbor_city_name] = current_city_name heapq.heappush(heap, (distance[neighbor_city_name], neighbor_city_name)) path = [] current_city_name = end_city_name while current_city_name != start_city_name: previous_city_name = previous[current_city_name] current_city = self.cities[current_city_name] previous_city = self.cities[previous_city_name] for railway in current_city.railways: if railway.start_city == previous_city and railway.end_city == current_city: path.insert(0, railway) break current_city_name = previous_city_name if mode == "distance": return Path(start_city, end_city, distance[end_city_name], None, None, path) elif mode == "time": time = distance[end_city_name] / path[-1].speed return Path(start_city, end_city, distance[end_city_name], time, None, path) elif mode == "cost": cost = distance[end_city_name] * path[-1].cost return Path(start_city, end_city, distance[end_city_name], None, cost, path) def display_menu(): print("请选择要进行的操作:") print("1. 显示城市信息") print("2. 查询最短路程") print("3. 查询最短时间") print("4. 查询最小花费") print("5. 增加新的城市") print("6. 退出程序") def display_city_info(city): print(city.intro) def display_path(path): print("最短路程:", path.distance, "km") if path.time is not None: print("最短时间:", path.time, "h") if path.cost is not None: print("最小花费:", path.cost, "元") print("路线规划:") for railway in path.route: print(railway.start_city.name, "->", railway.end_city.name, "(", railway.distance, "km)") def main(): graph = Graph() # 添加城市 beijing = City("北京", "北京是中国的首都。") shanghai = City("上海", "上海是中国的经济中心。") guangzhou = City("广州", "广州是中国的南方大城市。") shenzhen = City("深圳", "深圳是中国的特别行政区之一。") chengdu = City("成都", "成都是中国的西南大城市。") graph.add_city(beijing) graph.add_city(shanghai) graph.add_city(guangzhou) graph.add_city(shenzhen) graph.add_city(chengdu) # 添加铁路 graph.add_railway("北京", "上海", 1318, 300, 0.5) graph.add_railway("北京", "广州", 2319, 250, 0.4) graph.add_railway("北京", "深圳", 2320, 250, 0.4) graph.add_railway("北京", "成都", 1444, 200, 0.3) graph.add_railway("上海", "广州", 1210, 300, 0.5) graph.add_railway("上海", "深圳", 1462, 300, 0.5) graph.add_railway("上海", "成都", 1942, 250, 0.4) graph.add_railway("广州", "深圳", 147, 200, 0.3) graph.add_railway("广州", "成都", 1430, 200, 0.3) graph.add_railway("深圳", "成都", 1426, 200, 0.3) while True: display_menu() choice = input("请输入要进行的操作编号:") if choice == "1": city_name = input("请输入要查询的城市名称:") city = graph.cities[city_name] display_city_info(city) elif choice == "2": start_city_name = input("请输入出发城市名称:") end_city_name = input("请输入到达城市名称:") path = graph.dijkstra_shortest_path(start_city_name, end_city_name, "distance") display_path(path) elif choice == "3": start_city_name = input("请输入出发城市名称:") end_city_name = input("请输入到达城市名称:") path = graph.dijkstra_shortest_path(start_city_name, end_city_name, "time") display_path(path) elif choice == "4": start_city_name = input("请输入出发城市名称:") end_city_name = input("请输入到达城市名称:") path = graph.dijkstra_shortest_path(start_city_name, end_city_name, "cost") display_path(path) elif choice == "5": city_name = input("请输入要添加的城市名称:") city_intro = input("请输入要添加的城市介绍:") city = City(city_name, city_intro) graph.add_city(city) print("城市添加成功。") elif choice == "6": break else: print("无效的操作编号,请重新输入。") if __name__ == "__main__": main() ``` 以上是一个简单的Python程序,用于实现您所要求的全国交通咨询模拟系统。由于程序的实现方式和您的具体要求可能存在差异,如有需要可以进行适当的修改。

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