地铁线路项目学习记录
github地址：https://github.com/zky320/Subway
使用的命令行语句
1. 获取对应的自定义地铁文件（命名为 subway.txt）
java -cp .:* subway -map subway.txt
2. 获取指定铁路线路的所有站点名称，并存入指定文件
java -cp .:* subway -a 1号线 -map subway.txt -o station.txt
输出文件格式：
1号线： ······ 洪湖里 西站（可转6号线） 西北角 ······
3. 获取起点站和终点站的最短路径，并存入指定文件
java -cp .:* subway -b 洪湖里 复兴路 -map subway.txt -o routine.txt
输出文件格式：
3 洪湖里 西站 6号线 复兴路
Tips：java文件中需要调用jar包，命令行中的格式为 java -cp .:A.jar B ，而 java -cp .:* subway 可以调用当前文件夹中的所有jar包。
测试用例（最短路径）：例子
1. 在同一条线路（的头）上，不经过任何转站点：刘园，洪湖里
2. 在同一条线路（的尾）上，不经过任何转站点：市民广场，东海路
3. 在同一条线路的中间，不经过任何转站点：北竹林，新开河
4. 起点和终点都是转站点（在同一条线上）：西站，下瓦房
5. 起点和终点都是转站点（不在同一条线上）：西站，张兴庄
6. 起点为转站点，终点非转站点：西站，一号桥
7. 起点非转站点，终点为转站点（中途包括逆向）：李楼，直沽
8. 起点和终点都非转站点：天泰路，和平路
9. 5号线和6号线特殊交叠，起点和终点都在5号线和6号线上：肿瘤医院，文化中心
10. 5号线和6号线特殊交叠，起点和终点都不在5号线和6号线上，但途经（不发生转站）：西南楼，体育中心
11. 5号线和6号线特殊交叠，起点和终点都不在5号线和6号线上，但途经（发生转站）：西南楼，水上公园东路
部分错误提示
1. 命令错误
2. 自定义地铁文件错误
3. 无指定地铁线路
4. 起点终点相同
5. 琐碎的输入错误或命令错误
代码实现
使用编程语言：java
1. 读取对应的自定义文件：
自定义文件格式：
6 ->地铁线路数 15 ->转站数 1 23 ->地铁线路名 该地铁线路含有多少站点 刘园 0 ->站点名 转站（不转站为0，转站则为转站的地铁线路名） 西横堤 0 果酒厂 0 本溪路 0 勤俭道 0 洪湖里 0 西站 6 ······
【一开始为三元组（地铁线路名，地铁站名，转站线路号），开始写代码的时候发现这样的格式存储起来不太方便，改成了二元组（地铁站名，转站线路号）】
存储数据方式：Json对象+Json数组
{
"1号线": [
{ "siteName":"刘园" , "transfer":"0" },
{ "siteName":"西横堤" , "transfer":"0" },
{ "siteName":"果酒厂" , "transfer":"0" },
........
]
}
{
"2号线": [
{ "siteName":"曹庄" , "transfer":"0" },
{ "siteName":"卞兴" , "transfer":"0" },
{ "siteName":"芥园西道" , "transfer":"0" },
........
]
}
{
........
}
读取文件并存储数据代码如下：
1 public static void readtxt(String txt){
2 int mark=0;
3 int nn=0; //用于添加subwayN，用于后期读取JsonArray来创建图
4 int subwaynum=0;
5 int subwaysum=0;
6 JSONArray jArr = null;
7 String txtname = txt;
8
9 try (FileReader reader = new FileReader(txtname);
10 BufferedReader br = new BufferedReader(reader) // 建立一个对象，它把文件内容转成计算机能读懂的语言
11 ) {
12 String line;
13 while ((line = br.readLine()) != null) {
14 String[] str=line.split(" ");
15 Pattern pattern = Pattern.compile("^[-\\+]?[\\d]*$");
16 if(str.length==1&&mark==0){ //说明是第一行，记录地铁线路有几条
17 num=Integer.valueOf(str[0]);
18 subwayN=new String[num]; //将几号线的名字都存起来
19 mark++;
20 // System.out.println(num);
21 }
22 else if(str.length==1&&mark!=0){
23 trannum=Integer.valueOf(str[0]);
24 // System.out.println(trannum);
25 }
26 else if(pattern.matcher(str[0]).matches()&&pattern.matcher(str[1]).matches()){ //说明是描述线路的两个数字
27 subwaynum=Integer.valueOf(str[0]);
28 subwaysum=Integer.valueOf(str[1]);
29 subwayN[nn++]=str[0]+"号线";
30 jArr = new JSONArray();
31 // System.out.println(subwaynum+" "+subwaysum);
32 }
33 else { //正常站点名称
34 JSONObject jobj = new JSONObject();
35 try {
36 jobj.put("siteName", str[0]);
37 jobj.put("transfer", str[1]);
38
39 } catch (JSONException e) {
40 e.printStackTrace();
41 }
42 jArr.add(jobj);
43 flag++;
44 if(flag==subwaysum){
45 all.put(subwaynum+"号线",jArr);
46 flag=0;
47 }
48 }
49 }
50 if(flag==num){
51 all.put(subwaynum+"号线",jArr);
52 }
53 // System.out.println(all);
54 // System.out.println(all.getJSONArray("1号线").getJSONObject(0).getString("siteName"));
55 } catch (IOException e) {
56 e.printStackTrace();
57 }
58 }
2. 输出地铁线路所有地铁站名称：
将Json对应对象中的数组读出，并全部输出，代码如下：
1 public static void writeallstation(String subwaynum,String txt) {
2 JSONArray Jarray = all.getJSONArray(subwaynum);
3 try {
4 File writeName = new File(txt); // 相对路径，如果没有则要建立一个新的output.txt文件
5 writeName.createNewFile(); // 创建新文件,有同名的文件的话直接覆盖
6 try (FileWriter writer = new FileWriter(writeName);
7 BufferedWriter out = new BufferedWriter(writer)
8 ) {
9 out.write(subwaynum+"：\n");
10 for(int i=0;i<Jarray.size();i++){
11 // System.out.print(Jarray.getJSONObject(i).getString("siteName"));
12 out.write(Jarray.getJSONObject(i).getString("siteName"));
13 String num=Jarray.getJSONObject(i).getString("transfer");
14 if(!num.equals("0")){
15 if(num.length()==1){
16 // System.out.println("（可转"+num+"号线）");
17 out.write("（可转"+num+"号线）\n");
18 }
19 else{
20 // System.out.println("（可转"+num.charAt(0)+"号线和"+num.charAt(1)+"号线）");
21 out.write("（可转"+num.charAt(0)+"号线和"+num.charAt(1)+"号线）\n");
22 }
23 }
24 else{
25 // System.out.println();
26 out.write("\n");
27 }
28 }
29 out.flush(); // 把缓存区内容压入文件
30 }
31 } catch (IOException e) {
32 e.printStackTrace();
33 }
34 }
3. 输出最短路径：
将转站节点（一共15个）连接成图，之后将起点站和终点站加入图中，中途出现各种特殊情况，需要将加入点连入图中后删除原本已有的另一条边。在建立图的过程中，一一记录节点在图中的序号，连成完整的无向图后使用 Dijstra 算法取其最短路径。在输出起点到终点的地铁路线时，需要输出转站情况，所以再这之前，将各条地铁线路上包含的图中节点（在图中的序号）进行了记录，当判断改站为转站点时，需检查改点与下一个节点同时出现在哪一条地铁线路中，若改号线路与当前不是同一条，则输出转站情况。
建图过程中做了数据记录以参照
【 过程中本来想换成将所有站点（一共141个）连成图，之后直接使用 Dijstra 算法取其最短路径。但转念一想觉得原理相同，最终还是选择了原本的方法，写到后期有点后悔，因为各种繁琐 】
最短路径 Dijstra 算法代码如下：
1 public static String dijkstra(int start, int end) {
2 // 初始化，第一个顶点求出
3 int n=record.size();
4 final int M = Integer.MAX_VALUE;
5 int[] shortest = new int[n]; //存放从start到其他节点的最短路径
6 boolean[] visited = new boolean[n]; //标记当前该顶点的最短路径是否已经求出，true表示已经求出
7 shortest[start] = 0;
8 visited[start] = true;
9
10 //存放从start到其他各节点的最短路径
11 String[] path = new String[n];
12 for(int i = 0; i < n; i++){
13 path[i] = new String(start + "->" + i);
14 }
15 for(int count = 0; count != n-1; count ++){
16 //选出一个距离初始顶点最近的为标记顶点
17 int k = M;
18 int min = M;
19 for(int i =0; i< n ; i++){//遍历每一个顶点
20 if( !visited[i] && graph[start][i] != M){ //如果该顶点未被遍历过且与start相连
21 if(min == -1 || min > graph[start][i]){ //找到与start最近的点
22 min = graph[start][i];
23 k = i;
24 }
25 }
26 }
27 //正确的图生成的矩阵不可能出现K== M的情况
28 if(k == M) {
29 System.out.println("the input map matrix is wrong!");
30 return null;
31 }
32 shortest[k] = min;
33 visited[k] = true;
34 //以k为中心点，更新start到未访问点的距离
35 for (int i = 0; i < n; i++) {
36 if (!visited[i] && graph[k][i] != M) {
37 int callen = min + graph[k][i];
38 if (graph[start][i] == M || graph[start][i] > callen) {
39 graph[start][i] = callen;
40 path[i] = path[k] + "->" + i;
41 }
42 }
43 }
44 }
45
46 // System.out.println("从"+start+"出发到"+end+"的最短路径为："+path[end]);
47
48 return path[end];
49 }
总结
总体来说，顺利完成要求，但方法很繁琐，主要还是开始时考虑得不到位，写到中途又不愿意放弃前期花进去的时间。就当是一次教训，以后还是以此为戒。