Python实现有向图时空最短路径探索：类设计与实验任务详解

在《Python语言程序设计》课程的实验4中，学生需要实现基于Python类的有向图时间、空间最短路径求解。实验的主要目的是让学生掌握类定义、类属性、类方法、递归调用、命名函数、lambda函数、组合数据类型以及组合数据类型排序等核心概念，并将这些理论知识应用到实际问题中，提升他们利用Python解决交通运输领域简单问题的能力。 首先，实验要求学生使用复合数据类型（如字典）来表示有向图，每个边应包含空间距离和时间距离作为额外信息。这有助于模拟实际的交通网络，其中每条路线都有其特定的空间和时间成本。 实验的核心部分是创建两个主要类：Path和DirectedGraph。Path类用来表示路径，它应该包含一个表示路径的复合数据类型以及对应的费用。这个类还应具备增加节点以生成新路径的功能，每次添加节点时，费用会自动更新并保持只读状态。这样，学生需要理解如何有效地维护和操作数据结构以追踪路径费用。 DirectedGraph类则是构建有向图的核心，它负责存储图的数据结构。这个类需要一个私有方法来生成所有可能的路径，然后通过该方法找到空间和时间最短路径。此外，类还需要提供一个公共方法，用于在控制台上打印出这两个最短路径及其相应的费用。 为了完成这个任务，学生需要考虑如何设计递归算法或者广度优先搜索（BFS）或深度优先搜索（DFS）等算法来寻找最短路径。同时，代码的规范性和设计合理性也是考核的重要组成部分，占总成绩的80%，因此代码的可读性、模块化和优化至关重要。 实验报告文档的撰写占20%的分数，学生需要详细记录他们的设计思路、实现过程、遇到的问题以及解决方案，以此展示他们的学习成果和问题解决能力。 整个实验过程中，学生将结合以下参考书籍进行学习： 1. 嵩天、礼欣和黄天羽编著的《Python语言程序设计基础》（第二版），北京，高等教育出版社，2017年。 2. 董付国的《Python可以这样学》，北京，清华大学出版社，2018年。 通过这次实验，学生不仅能够深化对Python编程的理解，还能提升抽象思维能力和问题解决技巧，为今后在交通运输或其他领域实际应用编程技术打下坚实的基础。