景區(qū)旅游信息管理系統(tǒng)[知識材料]

1、校園旅游信息管理系統(tǒng)1.1項目需求分析在旅游景區(qū)，經(jīng)常會遇到游客打聽從一個景點到另一個景點的最短路徑和最短距離，這類游客不喜歡按照導(dǎo)游圖的線路來游覽，而是挑選自己感興趣的景點游覽。為于幫助這類游客信息查詢，就需要計算出所有景點之間最短路徑和最短距離。算法采用迪杰斯特拉算法或弗洛伊德算法均可。建立一個景區(qū)旅游信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)的主要功能包括制訂旅游景點導(dǎo)游線路策略和制訂景區(qū)道路鋪設(shè)策略。任務(wù)中景點分布是一個無向帶權(quán)連通圖，圖中邊的權(quán)值是景點之間的距離。1）景區(qū)旅游信息管理系統(tǒng)中制訂旅游景點導(dǎo)游線路策略，首先通過遍歷景點，給出一個入口景點，建立一個導(dǎo)游線路圖，導(dǎo)游線路圖用有向圖表示。遍歷采用深度優(yōu)

2、先策略，這也比較符合游客心理。（2）為了使導(dǎo)游線路圖能夠優(yōu)化，可通過拓樸排序判斷圖中有無回路，若有回路，則打印輸出回路中的景點，供人工優(yōu)化。（3）在導(dǎo)游線路圖中，還為一些不愿按線路走的游客提供信息服務(wù)，比如從一個景點到另一個景點的最短路徑和最短距離。在本線路圖中將輸出任意景點間的最短路徑和最短距離。（4）在景區(qū)建設(shè)中，道路建設(shè)是其中一個重要內(nèi)容。道路建設(shè)首先要保證能連通所有景點，但又要花最小的代價，可以通過求最小生成樹來解決這個問題。本任務(wù)中假設(shè)修建道路的代價只與它的里程相關(guān)。因此歸納起來，本任務(wù)有如下功能模塊：創(chuàng)建景區(qū)景點分布圖；輸出景區(qū)景點分布圖（鄰接矩陣）輸出導(dǎo)游線路圖；判斷導(dǎo)游線路圖有

3、無回路；求兩個景點間的最短路徑和最短距離；輸出道路修建規(guī)劃圖。主程序用菜單選項供用戶選擇功能模塊。1.2項目設(shè)計流程 1.2.1項目總體框架校園旅游信息管理系統(tǒng)創(chuàng)建景區(qū)景點分布圖輸出景區(qū)景點分布圖輸出景區(qū)導(dǎo)游線路圖導(dǎo)游線路圖有無回路兩個景點間的最短路徑輸出道路修建規(guī)劃圖1.2.2項目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)#ifndef SUCCESS/標(biāo)志位成功#define SUCCESS1#endif#ifndef FAILURE/標(biāo)志位失敗#define FAILURE0#endif#ifndef INF /標(biāo)志位無窮#define INF 0x3f3fffff#endif#ifndef MAXNUM #define

4、 MAXNUM20#endiftypedef bool STATUS;/定義函數(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)類型typedef char VERTEXTYPEMAXNUM11;/定義頂點向量數(shù)據(jù)類型typedef int ADJMATRIXMAXNUMMAXNUM;/定義鄰接矩陣數(shù)據(jù)類型typedef struct GRAPH/定義圖數(shù)據(jù)類型VERTEXTYPE Vexs;/圖的頂點向量ADJMATRIX Arcs;/圖的鄰接矩陣int VexNum;/圖的當(dāng)前頂點int ArcNum;/圖的當(dāng)前弧*PGRAPH;/定義圖的指針數(shù)據(jù)類型typedef struct CLOSEDGE/定義輔助數(shù)組數(shù)據(jù)類型VERTE

5、XTYPE Vexs;/圖的頂點向量int LowcostMAXNUM;/*PCLOSEDGE;/定義輔助數(shù)組指針數(shù)據(jù)類型1.2.3項目模塊設(shè)計創(chuàng)建景區(qū)景點分布圖一. 鄰接矩陣 (Adjacency Matrix)(二維數(shù)組表示法）在圖的鄰接矩陣表示中，有一個記錄各個頂點信息的頂點表，還有一個表示各個頂點之間關(guān)系的鄰接矩陣。設(shè)圖 A = (V, E)是一個有 n 個頂點的圖, 圖的鄰接矩陣是一個二維數(shù)組 A.edgenn，定義(滿足如下條件的n階矩陣)：無向圖數(shù)組表示法特點：1）無向圖鄰接矩陣是對稱矩陣，同一條邊表示了兩次；2）頂點v的度：在無向圖中等于二維數(shù)組對應(yīng)行（或列）中1的個數(shù)；在有向

6、圖中, 統(tǒng)計第 i 行 1 的個數(shù)可得頂點 i 的出度，統(tǒng)計第 j 列 1 的個數(shù)可得頂點 j 的入度。3）判斷兩頂點v、u是否為鄰接點：只需判二維數(shù)組對應(yīng)分量是否為1；4）頂點不變，在圖中增加、刪除邊：只需對二維數(shù)組對應(yīng)分量賦值1或清0；5）設(shè)存儲頂點的一維數(shù)組大小為n(圖的頂點數(shù)n), G占用存儲空間：n+n2；G占用存儲空間只與它的頂點數(shù)有關(guān)，與邊數(shù)無關(guān)；適用于邊稠密的圖；流程圖：程序：/創(chuàng)建景區(qū)景點分布圖STATUS CreateGraph(PGRAPH pGraph)printf(ttt_n);printf(nttt$t創(chuàng)建景區(qū)景點分布圖t$n);printf(ttt_n);/初始化

7、圖的頂點數(shù)printf(ttt初始化頂點數(shù)和弧度數(shù).n);printf(ttt請輸入圖的頂點數(shù)(VexNum);/檢查if(pGraph-VexNum20)printf(ttt警告：輸入數(shù)據(jù)錯誤！n);printf(ttt按任意鍵回主菜單！);getch();return FAILURE;/初始化圖的弧數(shù)printf(ttt請輸入圖的弧度數(shù)(ArcNum);/檢查if(pGraph-ArcNum20)printf(ttt警告：輸入數(shù)據(jù)錯誤！n);printf(ttt按任意鍵回主菜單！);getch();return FAILURE;/初始化圖的頂點名稱printf(ttt-n);printf(

8、ttt初始化的頂點名稱.n);for(int i=0;iVexNum;i+)printf(ttt請輸入第%d個頂點名稱：,i+1);scanf(%s,pGraph-Vexsi);/初始化圖的弧權(quán)值為最大值for(i=0;iVexNum;i+)for(int j=0;jVexNum;j+)pGraph-Arcsij=INF;/輸入弧的信息printf(ttt-n);printf(ttt初始化的弧的信息.n);printf(ttt請輸入弧的信息(注：從0開始)：n);for(i=0;iArcNum;i+)int Stav,Endv,Weight;printf(ttt請輸入第%d條弧(格式：Vi V

9、j Weight)：,i+1);scanf(%d%d%d,&Stav,&Endv,&Weight);pGraph-ArcsEndvStav=Weight;pGraph-ArcsStavEndv=Weight;printf(ttt創(chuàng)建景區(qū)景點分布圖成功！n);printf(ttt按任意鍵回主菜單！);getch();return SUCCESS;輸出景區(qū)景點分布圖流程圖：程序：/輸出景區(qū)景點分布圖STATUS PrintGraph(const PGRAPH pGraph)printf(ttt_n);printf(nttt$t顯示景區(qū)景點分布圖t$n);printf(ttt_nn);/printf

10、(t景區(qū)景點名稱.nt);for(int i=0;iVexNum;i+)printf(%st,pGraph-Vexsi);printf(nnt景區(qū)景點信息.n);for(i=0;iVexNum;i+)printf(t_nt);for(int j=0;jVexNum;j+)if(pGraph-Arcsij=INF)printf(t);elseprintf(%dt,pGraph-Arcsij);printf(n);printf(t_nt);printf(按任意鍵回主菜單！);getch();return SUCCESS;輸出景區(qū)導(dǎo)游線路圖圖的遍歷從圖中某一頂點出發(fā)訪遍圖中所有的頂點，且使每個頂點僅

11、被訪問一次，這一過程就叫做圖的遍歷 (Traversing Graph)。圖中可能存在回路，且圖的任一頂點都可能與其它頂點相通，在訪問完某個頂點之后可能會沿著某些邊又回到了曾經(jīng)訪問過的頂點。為了避免重復(fù)訪問，可設(shè)置一個標(biāo)志頂點是否被訪問過的輔助數(shù)組 visited 。輔助數(shù)組 visited 的初始狀態(tài)為 0, 在圖的遍歷過程中, 一旦某一個頂點 i 被訪問, 就立即讓 visited i 為 1, 防止它被多次訪問。兩種圖的遍歷方法:深度優(yōu)先搜索 DFS (Depth First Search)廣度優(yōu)先搜索 BFS (Breadth First Search)廣度優(yōu)先搜索遍歷圖(BFS)對連

12、通圖，從起始點V到其余各頂點必定存在路徑。 其中，V-w1, V-w2, V-w8 的路徑長度為1; V-w7, V-w3, V-w5 的路徑長度為2; V-w6, V-w4 的路徑長度為3從圖中的某個頂點V0出發(fā)，并在訪問此頂點之后依次訪問V0的所有未被訪問過的鄰接點，之后按這些頂點被訪問的先后次序依次訪問它們的鄰接點，直至圖中所有和V0有路徑相通的頂點都被訪問到。 若此時圖中尚有頂點未被訪問,則另選圖中一個未曾被訪問的頂點作起始點，重復(fù)上述過程，直至圖中所有頂點都被訪問到為止。流程圖：程序： /輸出景區(qū)導(dǎo)游線路圖(注：廣度優(yōu)先遍歷)STATUS TraverseGraph(const PG

13、RAPH pGraph)printf(ttt_n);printf(nttt$t輸出景區(qū)導(dǎo)游線路圖t$n);printf(ttt_nn);/定義訪問標(biāo)志數(shù)組bool* Visit=(bool*)malloc(pGraph-VexNum*sizeof(bool);/初始化訪問標(biāo)志數(shù)組為falsefor(int i=0;iVexNum;i+)Visiti=false;/定義隊列、并初始化隊列QUEUE Queue;if(InitQueue(&Queue,pGraph-VexNum)=FAILURE)printf(ttt警告：創(chuàng)建隊列失??！n);printf(ttt按任意鍵回主菜單！);getch()

14、;return FAILURE;/定義訪問頂點變量，并初始值為0int Vertex=0;doif(!VisitVertex)printf(ttt%s景點.n,pGraph-VexsVertex);/標(biāo)志訪問過VisitVertex=true;/遍歷與Vertex相連的頂點并進(jìn)隊for(i=0;iVexNum;i+)if(Visiti=false&pGraph-ArcsVertexi!=INF)EnQueue(&Queue,i);/出隊DeQueue(&Queue,&Vertex);while(QueueLen(&Queue);/銷毀隊列DestroyQueue(&Queue);printf(

15、ttt按任意鍵回主菜單！);getch();return SUCCESS;有向圖的拓?fù)渑判蚝沃^“拓?fù)渑判颉保?對有向圖進(jìn)行如下操作:假設(shè)G=(V，E)是一個具有n個頂點的有向圖，V中頂點序列vl，v2，vn稱做一個拓?fù)湫蛄?Topological Order)，當(dāng)且僅當(dāng)該頂點序列滿足下列條件：若在有向圖G中存在從頂點vi到vj的一條路徑，則在頂點序列中頂點vi必須排在頂點vj之前。通常，在AOV網(wǎng)中，將所有活動排列成一個拓?fù)湫蛄械倪^程叫做拓?fù)渑判?Topological Sort)。在AOV網(wǎng)中不應(yīng)該出現(xiàn)有向環(huán)。因為環(huán)的存在意味著某項活動將以自己為先決條件，顯然無法形成拓?fù)湫蛄小Ｅ卸ňW(wǎng)中是否存

16、在環(huán)的方法：對有向圖構(gòu)造其頂點的拓?fù)溆行蛐蛄校艟W(wǎng)中所有頂點都出現(xiàn)在它的拓?fù)溆行蛐蛄兄?，則該AOV網(wǎng)中一定不存在環(huán)。例如：對于有向圖 可求得拓?fù)溆行蛐蛄校?A B C D 或 A C B DBcDA例如, 對學(xué)生選課工程圖進(jìn)行拓?fù)渑判? 得到的拓?fù)溆行蛐蛄袨?C1 , C2 , C3 , C4 , C5 , C6 , C8 , C9 , C7或 C1 , C8 , C9 , C2 , C5 , C3 , C4 , C7 , C6 反之，對于下列有向圖 不能求得它的拓?fù)溆行蛐蛄小?因為圖中存在一個回路 B, C, D 如何進(jìn)行 ？輸入AOV網(wǎng)絡(luò)。令 n 為頂點個數(shù)。 （1）在AOV網(wǎng)絡(luò)中選一個沒

17、有直接前驅(qū)的頂點，并輸出之； （2）從圖中刪去該頂點, 同時刪去所有它發(fā)出的有向邊；重復(fù)以上步驟，直到全部頂點均已輸出，拓?fù)溆行蛐蛄行纬?，拓?fù)渑判蛲瓿桑换驁D中還有未輸出的頂點，但已跳出處理循環(huán)。這說明圖中還剩下一些頂點，它們都有直接前驅(qū)，再也找不到?jīng)]有前驅(qū)的頂點了。這時AOV網(wǎng)絡(luò)中必定存在有向環(huán)。在實現(xiàn)拓?fù)渑判虻乃惴ㄖ校捎绵徑颖碜鳛橛邢驁D的存儲結(jié)構(gòu)，每個頂點設(shè)置一個單鏈表，每個單鏈表有一個表頭結(jié)點，在表頭結(jié)點中增加一個存放頂點入度的域count，這些表頭結(jié)點構(gòu)成一個數(shù)組。為了避免重復(fù)檢測入度為0的點，另設(shè)一棧存放所有入度為0的點。對于有n個頂點和e條邊的有向圖而言，for循環(huán)中建立入度為0的

18、頂點棧時間為O（n）；若在拓?fù)渑判蜻^程中不出現(xiàn)有向環(huán)，則每個頂點出棧、入棧和入度減1的操作在while循環(huán)語句中均執(zhí)行e次，因此拓?fù)渑判蚩偟臅r間花費為O (n+e)。流程圖:程序:/有向圖的拓?fù)渑判騍TATUS TopologicalSort(const PGRAPH pGraph)printf(ttt_n);printf(nttt$t導(dǎo)游線路圖有無回路t$n);printf(ttt_nn);/定義入度數(shù)組,記錄每個頂點的入度，初始化為0int IndegreeMAXNUM=0;/定義桟、并初始化桟STACK Stack;if(InitStack(&Stack,pGraph-VexNum)=F

19、AILURE)printf(ttt警告：創(chuàng)建桟失??！n);printf(ttt按任意鍵回主菜單！);getch();return FAILURE;printf(ttt計算各頂點的入度.n);for(int j=0;jVexNum;j+)/求各個頂點的入度for(int i=0;iVexNum;i+)if(pGraph-Arcsij!=INF)Indegreej+;/入度為0的頂點入棧 if(!Indegreej)PushStack(&Stack,j);printf(ttt進(jìn)行拓?fù)渑判?n);/Count用來指示入度為0的頂點個數(shù)int Count=0,k;while(StackLen(&Sta

20、ck)/出桟、并訪問PopStack(&Stack,&k);printf(%st,pGraph-Vexsk);Count+;/對出棧的頂點所指向的頂點減一 ，并且將入度為0的頂點入棧for(int i=0;iVexNum;i+)if(pGraph-Arcski!=INF)if(!(-Indegreei)PushStack(&Stack,i);/銷毀桟DestroyStack(&Stack);/判斷是否是拓?fù)渑判騣f(CountVexNum)printf(ttt結(jié)果：導(dǎo)游線路圖有回路n);elseprintf(ttt結(jié)果：導(dǎo)游線路圖無回路n);printf(ttt按任意鍵回主菜單！);getch

21、();return SUCCESS;求兩個景點間的最短路徑最短路徑定義所謂最短路徑問題是指：如果從圖中某一頂點（源點）到達(dá)另一頂點（終點）的路徑可能不止一條，如何找到一條路徑似的沿此路徑上各邊的權(quán)值總和（稱為路徑長度）達(dá)到最小。迪杰斯特拉(Dijkstra)算法求單源最短路徑由Dijkstra提出的一種按路徑長度遞增序產(chǎn)生各頂點最短路徑的算法。（1）按路徑長度遞增序產(chǎn)生各頂點最短路徑若按長度遞增的次序生成從源點s到其它頂點的最短路徑，則當(dāng)前正在生成的最短路徑上除終點以外，其余頂點的最短路徑均已生成（將源點的最短路徑看作是已生成的源點到其自身的長度為0的路徑）。（2）具體做法一開始第一組只包括頂

22、點 v 1 ，第二組包括其他所有頂點， v 1 對應(yīng)的距離值為 0 ，第二組的頂點對應(yīng)的距離值是這樣確定的：若圖中有邊 , 則 v j 的距離為此邊所帶的權(quán)值，否則 v j 的距離值為一個很大的數(shù) ( 大于所有頂點間的路徑長度 ) ，然后每次從第二組的頂點中選一個其距離值為最小的 v m 加入到第一組中。每往第一組加入一個頂點 v m ，就要對第二組的各個頂點的距離值進(jìn)行一次修正。若加進(jìn) v m 做中間頂點，使從 v 1 到 v j 的最短路徑比不加 v m 的路徑為短，則要修改 v j 的距離值。修改后再選距離最小的頂點加入到第一組中。如此進(jìn)行下去，直到圖中所有頂點都包括在第一組中，或再也沒

23、有可加入到第一組中的頂點存在為止。假設(shè)有向圖 G 的 n 個頂點為 1 到 n, 并用鄰接矩陣 cost 表示 , 若 是圖 G 中的邊，則 costij 的值等于邊所帶的權(quán) ; 若 不是圖 G 中的邊，則 costij 等于一個很大的數(shù)；若 i=j, 則 costij=0 。另外 , 設(shè)置三個數(shù)組 Sn 、 distn 、 pren 。 S 用以標(biāo)記那些已經(jīng)找到最短路徑的頂點，若 Si-1=1, 則表示已經(jīng)找到源點到頂點 i 的最短路徑 , 若 Si-1=0, 則表示從源點到頂點 i 的最短路徑尚未求得。 disti-1 用來記錄源點到頂點 i 的最短路徑。 prei-1 表示從源點到頂點

24、i 的最短路徑上該點的前趨頂點，若從源點到該頂點無路徑，則用 0 作為其前一個頂點序號。流程圖:程序:/求兩個景點間的最短路徑STATUS MinShortPath(const PGRAPH pGraph)printf(ttt_n);printf(nttt$t景點之間的最短路徑t$n);printf(ttt_nn);/定義路徑矩陣、距離矩陣ADJMATRIX PathMatrix,DisMatrix;/定義輔助變量int i,j,k;/初始化路徑矩陣、距離矩陣for(i=0;iVexNum;i+)for(j=0;jVexNum;j+)DisMatrixij=pGraph-Arcsij;Path

25、Matrixij=-1;/求PathMatrix矩陣for(k=0;kVexNum;k+)for(i=0;iVexNum;i+)for(j=0;jVexNum;j+)if(DisMatrixijDisMatrixik+DisMatrixkj)DisMatrixij=DisMatrixik+DisMatrixkj;PathMatrixij=k;/定義起點、終點int Stav=-1,Endv=-1;/定義起點、終點名稱char StaNamMAXNUM,EndNamMAXNUM;printf(ttt輸入起始點和終點名稱(格式：Sta End)：);scanf(%s%s,StaNam,EndNam

26、);for(i=0;iVexNum;i+)if(!strcmp(pGraph-Vexsi,StaNam)/起始點名稱下標(biāo)Stav=i;if(!strcmp(pGraph-Vexsi,EndNam)/終點名稱下標(biāo)Endv=i;/判斷起始點名稱和終點名稱是否存在if(Stav=-1|Endv=-1)return FAILURE;/定義桟、并初始化STACK Stack;if(InitStack(&Stack,pGraph-VexNum)=FAILURE)printf(ttt警告：創(chuàng)建桟失??！n);printf(ttt按任意鍵回主菜單！);getch();/將所有路徑入桟while(Endv!=-1

27、)PushStack(&Stack,Endv);Endv=PathMatrixStavEndv;/將所有路徑出桟、并輸出printf(ttt);while(1)printf(%s-,pGraph-VexsStav);if(!StackLen(&Stack)break;PopStack(&Stack,&Stav);printf(終點);/銷毀桟DestroyStack(&Stack);printf(nttt按任意鍵回主菜單！);getch();return SUCCESS;輸出道路修建規(guī)劃圖prim算法在無向加權(quán)圖中，n個頂點的最小生成樹有n-1條邊，這些邊使得n個頂點之間可達(dá)，且總的代價最小。

28、prim算法是一種貪心算法，將全部的頂點劃分為2個集合，每次總在2個集合之間中找最小的一條邊，局部最優(yōu)最終達(dá)到全局最優(yōu)，這正是貪心的思想。具體的描述參見相關(guān)書籍：描述從單一頂點開始，普里姆算法按照以下步驟逐步擴(kuò)大樹中所含頂點的數(shù)目，直到遍及連通圖的所有頂點。1.輸入：一個加權(quán)連通圖，其中頂點集合為V，邊集合為E； 2.初始化：Vnew = x，其中x為集合V中的任一節(jié)點（起始點），Enew = ； 3.重復(fù)下列操作，直到Vnew = V： 1.在集合E中選取權(quán)值最小的邊（u, v），其中u為集合Vnew中的元素，而v則不是（如果存在有多條滿足前述條件即具有相同權(quán)值的邊，則可任意選取其中之一）；

29、 2.將v加入集合Vnew中，將（u, v）加入集合Enew中； 4.輸出：使用集合Vnew和Enew來描述所得到的最小生成樹。例如: 流程圖:程序:/輸出道路修建規(guī)劃圖(注：最小生成樹)STATUS MininumCST(const PGRAPH pGraph)printf(ttt_n);printf(nttt$t輸出道路修建規(guī)劃圖t$n);printf(ttt_nn);/定義輔助數(shù)組變量CLOSEDGE Closedge;int Min=0;/初始化輔助數(shù)組,從第一個頂點開始for(int i=1;iVexNum;i+)Closedge.Lowcosti=pGraph-ArcsMini;s

30、trcpy(Closedge.Vexsi,pGraph-VexsMin);Closedge.LowcostMin=0;/選這其余的pGraph-VexNum-1個點for(i=1;iVexNum;i+)/保存輔助數(shù)組中Closedge.Lowcost權(quán)值最小值/查找第一個權(quán)值不是0的位置for(int j=0;jVexNum;j+)if(Closedge.Lowcostj!=0)break;Min=j;/查找輔助數(shù)組中最小值for(j=0;jVexNum;j+)if(Closedge.Lowcostj&Closedge.Lowcostj%sn,Closedge.VexsMin,pGraph-V

31、exsMin);/Closedge.LowcostMin=0;/選擇最小邊f(xié)or(j=0;jVexNum;j+)if(pGraph-ArcsMinjArcsMinj;strcpy(Closedge.Vexsj,pGraph-VexsMin);printf(nttt按任意鍵回主菜單！);getch();return SUCCESS;1.3項目編碼實現(xiàn)#include #include #include Graph.hint Frame()printf(ttt_n);printf(nttt$t景區(qū)旅游信息管理系統(tǒng)t$n);printf(ttt_nn);printf(ttt1.創(chuàng)建景區(qū)景點分布圖nn);printf(ttt2.保存景區(qū)景點分布圖nn);printf(ttt3.讀取景區(qū)景點分布圖nn);printf(ttt4.輸出景區(qū)景點分布圖nn);printf(ttt5.輸出景區(qū)導(dǎo)游線路圖nn);printf(ttt6.導(dǎo)游線路圖有無回路nn);printf(ttt7.景點之間的最短路徑nn);printf(ttt8.輸出道路修建規(guī)劃圖nn);printf(ttt9.退出信息管理系統(tǒng)nn);printf(ttt請選擇相應(yīng)功能：);return 0;int Menu