结合书上所学的数据结构的知识,用数据结构建模江科大校园导航系统,然后在此数据结构的基础上实现一定的功能;介绍程序的构思,总体流程,各个模块(子函数)的功能,挑出觉得有难度、有特色的代码进行重点解释。
时间: 2024-02-13 15:05:46 浏览: 24
程序构思:
本程序主要通过建立校园地图的数据结构,并利用该数据结构实现校园导航系统的相关功能,包括查找指定位置、计算两点之间的最短路径、打印地图等。
程序总体流程:
1. 定义数据结构表示校园地图,包括位置、道路等信息;
2. 读取校园地图文件,构建出校园地图数据结构;
3. 提供用户接口,允许用户进行操作,如查找指定位置、计算两点之间的最短路径、打印地图等;
4. 根据用户的选择,调用相应的函数实现对应的功能。
各个模块(子函数)的功能:
1. `read_map` 函数:读取校园地图文件,构建出校园地图数据结构;
2. `find_location` 函数:查找指定位置;
3. `shortest_path` 函数:计算两点之间的最短路径;
4. `print_map` 函数:打印地图;
5. `main` 函数:提供用户接口,根据用户的选择调用相应的函数实现对应的功能。
其中,计算两点之间的最短路径是本程序中比较难的部分,我们可以使用 Dijkstra 算法实现。以下是该算法的主要思想:
1. 初始化源点 S 到所有点的距离为无穷大,S 到自身的距离为 0;
2. 将源点 S 放入一个集合 Q 中;
3. 取出 Q 中距离最短的点 u,遍历其所有邻居节点 v;
4. 如果从源点 S 到 v 的距离比当前记录的距离短,则更新该距离;
5. 重复步骤 3 和 4,直到集合 Q 为空或者找到终点 T。
以下是实现 Dijkstra 算法的代码:
```
void shortest_path(Map &map, int start, int end) {
std::vector<int> dist(map.size(), INF); // 距离数组,初始化为无穷大
std::vector<bool> visited(map.size(), false); // 是否已经访问过
std::vector<int> prev(map.size(), -1); // 记录最短路径上的前驱节点
dist[start] = 0;
std::priority_queue<std::pair<int, int>, std::vector<std::pair<int, int>>, std::greater<std::pair<int, int>>> pq;
pq.push(std::make_pair(0, start));
while (!pq.empty()) {
int u = pq.top().second;
pq.pop();
if (visited[u]) {
continue;
}
visited[u] = true;
for (int v = 0; v < map.size(); ++v) {
if (map[u][v] == INF) {
continue;
}
int alt = dist[u] + map[u][v];
if (alt < dist[v]) {
dist[v] = alt;
prev[v] = u;
pq.push(std::make_pair(dist[v], v));
}
}
}
std::vector<int> path;
int u = end;
while (prev[u] != -1) {
path.push_back(u);
u = prev[u];
}
path.push_back(start);
std::reverse(path.begin(), path.end());
std::cout << "Shortest path from " << start << " to " << end << ": ";
for (int i = 0; i < path.size(); ++i) {
std::cout << path[i] << " ";
if (i != path.size() - 1) {
std::cout << "-> ";
}
}
std::cout << std::endl;
}
```
该函数接受一个地图数据结构 `map`,以及起点 `start` 和终点 `end`,利用 Dijkstra 算法计算两点之间的最短路径,并打印结果。
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