4、校园导游咨询（图的应用）
[问题描述]
设计一个校园导游程序，为来访的客人提供各种信息查询服务。
（1）设计学校的校园平面图，所含景点不少于10个，以图中顶点表示校内各景点，存放景点名称、代号、简介等信息；以边表示路径，存放路径长度等相关信息；
（2）提供基本信息的修改功能；
（3）为来访客人提供图中任意景点相关信息的查询；
（4）为来访客人提供景点的问路查询，即已知一个景点，查询到某景点之间的一条最短路径及长度。
一、算法设计
本次程序设计中对于图的存储采用的是邻接矩阵，其实就是二维数组。查询路径采用的则是弗洛伊德算法，其中对于所求的路径地点名采用的是三元组的形式，第一个数表示始点，第二个表示终点，第三个表示中间经过的点的下标。查询和修改功能都是按照景点的编号来进行查询的，修改可以更改对景点的简介。
各个函数的调用关系如下图所示：
|
main() |
||||
|
mainjiemian() |
||||
|
map() |
ShortestPath() map() |
find() |
xiugai() |
exit() |
|
mainjiemian() |
||||
2.本程序中包含6个模块
(1)主函数：int main()；
(2)主界面函数：mainjiemian()；
(3)显示地图信息：map()；
(4)求取最短路径的算法：ShortestPath()；
(5)修改景点信息：xiugai()；
(6)退出函数：exit()；
3.元素类型、结点类型和指针类型
#define MX65535 //最大值 无穷
#defineNUM 10 //最大顶点个数
typedef intadjmatrix[NUM][NUM];
typedef intpath[NUM][NUM][NUM];
typedefstruct
{ int vex; /*顶点号*/
string name; /*景点名字*/
string jieshao; /*景点简介*/
}Vertex;
二、实验测试
源代码：
#pragma warning(disable:4996)
#include<stdio.h>
#include<cstdio>
#include<string>
#include<string.h>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<stack>
#include<math.h>
#include<iomanip>
#include<stdlib.h>
#include<iostream>
#include<list>
#include<fstream>
#include<ostream>
using namespace std;
#define MX 65535 //最大值 无穷
#define NUM 10 //最大顶点个数
typedef int adjmatrix[NUM][NUM];
typedef int path[NUM][NUM][NUM];
typedef struct
{
int vex; /*顶点号*/
string name; /*景点名字*/
string jieshao; /*景点简介*/
}Vertex;
Vertex node[10] =
{
{ 1, "国际教育学院教学楼", "此栋教学楼为中工国际教育学院专属教学楼，与国外合作办学。同时内设考研自习室，提供了良好的学习氛围。" },
{ 2, "北苑篮球场", "它是北苑学生休闲活动的场所之一，除篮球场外还设有排球与网球场地，但因其地势低洼，故又被称做“北大坑”。" },
{ 3, "北苑餐厅", "北苑餐厅共设有三层，提供了来自全国各地的美食，价格设置合理，饭菜管饱，满足了广大师生的需求。" },
{ 4, "大学生活动中心", "活动中心共有五层，内设有乒乓球，篮球，羽毛球等场地，方便休闲，同时也是重大典礼举办的场所，能够容纳数万人，雄伟壮观。" },
{ 5, "中心操场", "中心操场设有塑胶跑道与露天网球场，常有同学来此晨练，此外校庆汇演等重大活动也在此开展，有着“中心操场”的美誉。" },
{ 6, "图书馆", "图书馆收纳了各个专业的相关书籍，是名副其实的“书的海洋”，提供了丰富的学习资源，也是中工最宏伟的建筑，没有之一。" },
{ 7, "紫薇广场", "紫薇广场是社团活动与招聘会的举办点，每当节日，紫薇广场上必定热闹非凡，是各大社团的活动场所。" },
{ 8, "教学楼群", "它聚集了8，9，10，11号教学楼，是各大学院的办公场所所在地，同时也是各个实验室的汇聚之地，学术氛围浓厚。" },
{ 9, "南苑操场", "南苑操场供生活在南苑的学子们活动的场所，同时设有锻炼器材与篮球场，极大地方便了同学们的生活。" },
{ 10, "工业实训基地", "基地位于中工的最南面，提供各大机床以便学生实训，是学生们实践实训的绝佳场所。" }
};
/*采用邻接矩阵存储地图*/
int arcs[NUM][NUM] =
{
{ 0, 10, 10, 40, 40, MX, MX, MX, MX, MX },
{ 10, 0, 15, 30, MX, MX, MX, MX, MX, MX },
{ 10, 15, 0, MX, 30, MX, MX, MX, MX, MX },
{ 40, 30, MX, 0, 2, MX, MX, MX, MX, MX },
{ 40, MX, 30, 2, 0, 20, MX, MX, MX, MX },
{ MX, MX, MX, MX, 20, 0, 25, 30, MX, MX },
{ MX, MX, MX, MX, MX, 25, 0, 20, MX, MX },
{ MX, MX, MX, MX, MX, 30, 20, 0, 15, 30 },
{ MX, MX, MX, MX, MX, MX, MX, 15, 0, 20 },
{ MX, MX, MX, MX, MX, MX, MX, 30, 20, 0 }
};
void Floeyd(adjmatrix G, adjmatrix D, path P)/*弗洛伊德算法*/
{
//利用弗洛伊德算法求图GA中每对顶点间的最短长度，对应存于二维数组A中
for (int v = 0; v<NUM; v++)
for (int w = 0; w<NUM; w++)
{
D[v][w] = G[v][w];
for (int u = 0; u<NUM; ++u)
P[v][w][u] = 0; //0表示FALSE
if (D[v][w]<MX)
{
P[v][w][v] = 1;
P[v][w][w] = 1; //1表示TRUE
}
}
for (int u = 0; u<NUM; u++)
for (int v = 0; v<NUM; v++)
for (int w = 0; w<NUM; w++)
if (D[v][u] + D[u][w]<D[v][w])
{
D[v][w] = D[v][u] + D[u][w];
for (int i = 0; i<NUM; ++i)
P[v][w][i] = P[v][u][i];
}
}
/*------------------------------------------------------*/
void guide(adjmatrix GA, int a, int b, int judge) /*judge判断，1则为start < end,0则为start > end*/
{
adjmatrix D; //D[i,j]表示从i到j的最短距离；
path P; //P[i,j]表示从i到j的最短路径上j的父节点
Floeyd(GA, D, P);
cout << D[a][b] * 10 << endl;
cout << "路径为：";
if (judge == 1)
{
for (int u = a; u<b; u++)
{
if (P[a][b][u] == 1)
{
cout << node[u].name << "->";
a = u;
}
}
cout << node[b].name << endl;
}
else if (judge == 0)
{
int i = 0;
int t[NUM] = { 0 };
for (int u = a; u<b + 1; u++)
{
if (P[a][b][u] == 1)
{
t[++i] = u + 1;
a = u;
}
}
for (; i>1; i--)
{
cout << node[t[i] - 1].name << "->";
}
cout << node[t[1] - 1].name << endl;
}
}
void ShortestPath()/*求取最短路径*/
{
int start = 5;
int end = 5;
cout << "输入出发点和目的地编号 (1~10 空格分隔)" << endl;
cin >> start >> end;
if (start>0 && start<18 && end>0 && end<18)
{
cout << "从" << node[start - 1].name;
cout << "到" << node[end - 1].name;
cout << "的最短路径长度 ：";
if (start <= end)
guide(arcs, start - 1, end - 1, 1);
else
guide(arcs, end - 1, start - 1, 0);
}
else
cout << "没有这个地方！" << endl;
}
/*--------------------------------------------------------------*/
void find()/*查询功能*/
{
int a;
cout << "请输入想要查询的顶点编号" << endl;
cin >> a;
if (a >= 1 && a <= 10)
{
cout << "查询结果如下:
" << endl;
cout << "[" << node[a - 1].vex << "]" << ":";
cout << node[a - 1].name << endl;
cout << "信息简介：" << node[a - 1].jieshao << endl;
}
else
{
cout << "当前并无该景点" << endl;
}
}
void xiugai()/*修改功能，修改景点基本介绍*/
{
int a;
cout << "请输入想要修改的顶点编号" << endl;
cin >> a;
if (a <= 10 && a >= 1)
{
cout << endl;
cout << "[" << node[a - 1].vex << "]" << ":";
cout << node[a - 1].name << endl;
cout << "信息简介：" << node[a - 1].jieshao << endl;
cout << endl;
cout << "景点简介:" << endl;
string b;
cin >> b;
node[a - 1].jieshao = b;
cout << "修改成功!" << endl;
}
else
{
cout << "当前并无该景点" << endl;
}
}
/*----------------------------------------------------------------------------*/
void mainjiemian()
{
cout << " ★-----★---------★---------★-----★" << endl;
cout << " 中工导游系统 " << endl;
cout << " ☆ ☆" << endl;
cout << " 1 中工一览 " << endl;
cout << " ☆ 2 查询路径 ☆" << endl;
cout << " 3 查询景点 " << endl;
cout << " ☆ 4 修改信息 ☆" << endl;
cout << " 5 退出系统 " << endl;
cout << " ☆ ☆" << endl;
cout << " 中工师生欢迎您 " << endl;
cout << " ★-----★---------★---------★-----★" << endl;
cout << endl;
cout << endl;
cout << "请选择数字命令：";
}
void exit()
{
cout << " ★-----★---------★---------★-----★" << endl;
cout << endl;
cout << " ☆ 感谢您的使用！ ☆" << endl;
cout << endl;
cout << " ★-----★---------★---------★-----★" << endl;
cout << endl;
}
void map()
{
cout << endl;
cout << " ★---------★---------★---------★---------★---------★---------★" << endl;
cout << " 【1】国际教育学院教学楼" << endl;
cout << " ☆ | ☆" << endl;
cout << " 【2】北苑篮球场<-----------|-------------------->【3】北苑餐厅 " << endl;
cout << " ☆ | ☆" << endl;
cout << " | " << endl;
cout << " ☆【4】大学生活动中心<-----【5】中心操场 ☆" << endl;
cout << " | " << endl;
cout << " ☆ | ☆" << endl;
cout << " 【6】图书馆 " << endl;
cout << " ☆ | ☆" << endl;
cout << " |-------------------->【7】紫薇广场 " << endl;
cout << " ☆ 南 | ☆" << endl;
cout << " | 【8】教学楼群 " << endl;
cout << " ☆ 西<---|--->东 | ☆" << endl;
cout << " | |-------------------->【9】南苑操场 " << endl;
cout << " ☆ 西 | ☆" << endl;
cout << " 【10】工业实训基地 " << endl;
cout << " ★---------★---------★---------★---------★---------★---------★" << endl;
}
int main()
{
system("color 57");
char*end;/*末端指针*/
string order;
mainjiemian();
while (cin >> order)
{
int a_order = static_cast<int>(strtol(order.c_str(), &end, 10));/*将输入进来的值转化为int类型*/
switch (a_order + 48)
{
case'1':
{
system("cls");
map();
system("pause");
system("cls");
mainjiemian();
break;
}
case'2':
{
system("cls");
ShortestPath();
map();
system("pause");
system("cls");
mainjiemian();
break;
}
case'3':
{
system("cls");
find();
system("pause");
system("cls");
mainjiemian();
break;
}
case'4':
{
system("cls");
xiugai();
system("pause");
system("cls");
mainjiemian();
break;
}
case'5':
{
system("cls");
exit();
return 0;
}
default:
{
cin.clear();
cin.sync();
cout << "输入错误，重新返回主界面。" << endl;
system("pause");
system("cls");
mainjiemian();
break;
}
}
}
}