校园导航系统

目录摘要 (2)正文 (3)1设计目的及要求 (3)2 设计原理 (3)2.1 C/C++语言简介 (3)2.2 开发环境 (3)2.3系统模块分析 (4)3设计内容 (4)3.1方案设计与论证 (4)3.2数据结构描述与定义 (5)3.3主要函数的说明 (6)3.4设计结果验证 (11)总结与致谢 (14)参考文献 (15)附录 (16)摘要与传统的地图相比较，地理信息系统有着不可比拟的优势，信息量大，切换方便，可扩展性强。

校园导航问题是基于校园中的不同的景点，从陌生人的角度，为来往的客人提供校园景点相关信息的查询以及为来往的客人提供校园中任意景点的问路查询，以便客人能用最短的时间从某一地点到达想要去的地方。

大大节约了旅客参观校园的时间。

本文是采用C++作为开发语言，又最大程度上用了C语言的有关的语法。

以visual c++6.0为开发工具。

旨在实现校园导航系统中，学校的简介，景点的介绍，路线查询等基本的问题。

为来往客人参观校园提供方便。

关键字：visual c++6.0 ；校园导航系统；正文1设计目的及要求1. 了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力；2. 初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能；3. 独立完成，提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力；4. 训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发，培养软件工作者所应具备的科学的工作方法和作风。

5. 设计学校平面图，至少包括10个以上场所，校园导航系统能自动找出校园平面图中任意起始点与终点的最佳路径（最短路径）。

求并输出路径及路径长度。

2 设计原理2.1 C/C++语言简介C语言是一种计算机程序设计语言。

它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。

它由美国贝尔研究所的D.M.Ritchie于1972年推出。

1978后，C语言已先后被移植到大、中、小及微型机上。

它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。

它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。

具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。

C++是一种静态数据类型检查的、支持多重编程范式的通用程序设计语言。

它支持过程化程序设计、数据抽象、面向对象程序设计、制作图标等等泛型程序设计等多种程序设计风格。

2.2 开发环境随着科学技术的不断发展，计算机科学日渐成熟，其强大的功能已为人们所深刻认识，它己进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。

采用计算机进行校园导航已成为衡量校园数字化的重要标志。

校园导航效率的好坏对于来校参观的客人和学校管理者来说都至关重要，在很大程度上影响着校园的数字化建设和学校的影响力。

因此，本文所研究的校园导航系统具有一定的使用价值和现实意义。

2.3系统模块分析采用工程思想，将系统共分一下几个模块:数据结构定义模块、导航图建立模块、求最短路径模块、主菜单；下面是具体各功能简单的实际应用：➢数据结构定义模块：模块定义了导航图中各个节点的基本结构类型，主要采用邻接矩阵的存储结构来真实反映各节点到其他所有节点的路径长度（权值大小）。

➢导航图建立模块：采用上述结构体类型对导航图中每个节点进行赋值。

包括：各定点的名称（地点名），各个节点到其他所有节点的真实路径长度（赋权值）。

➢求最短路径模块：本模块的基本思想是采用迪杰斯特拉算法求最短路径。

次模块是本校园导航系统的核心模块，求两点间的最短路径与求一点到其他所有点最短路径两个子功能均是在最短路径算法模块的基础上进行调用，进而实现导航功能。

➢主菜单：主菜单中主要是显示导航图中的所有导航节点，能够快速方便的对各个地点进行导航。

以上程序的几个模块，构成了校园导航系统的基本组成部分，程序运行良好，达到了课程设计的基本要求。

3设计内容3.1方案设计与论证校园旅游模型是由各个景点和景点以及场所和场所之间的路径组成的，所以这完全可以用数据结构中的图来模拟。

用图的结点代表景点或场所，用图的边代表景点或场所之间的路径。

所以首先应创建图的存储结构。

结点值代表景点信息，边的权值代表景点间的距离。

结点值及边的权值采用图存储。

本系统需要查询景点信息和求一个景点到另一个景点的最短路径长度及路线，为方便操作，所以给每个景点一个代码，用结构体类型实现。

计算路径长度，最短路线和最佳路径时可分别用迪杰斯特拉（Dijkastra）算法和哈密而顿回路算法实现。

最后用switch选择语句选择执行浏览景点信息或查询最短路径和距离。

图1：山东建筑大学重要平面图3.2数据结构描述与定义1、结构体的定义：typedef struct VertexType{int number;char *sight;}VertexType;typedef struct{VertexType vex[NUM];int arcs[NUM][NUM];int vexnum;2、常量的定义：#define Max 32767#define NUM 13、各个函数的定义：void CreateMGraph(int v) //创建图的函数，其中v表示图中的顶点数void Map() //地图展示函数,用于输出山东建筑大学的平面简略图char Menu() //主菜单显示于操作界面void Info() //资料介绍函数，用于当用户选择查询地点资料时输出地点的资料信息void Dijkstra(int num) //迪杰斯特拉函数void Display(int sight1,int sight2) //地图展示函数void main() //主函数的定义3.3主要函数的说明图：主函数对各个函数的调用#define Max 32767 //用Max来表示权值为此时的两点间直接不可达#define NUM 15 //选取了学校的十七个地点用数组存储，其中数组第一个元素不存储地点以方便操作typedef struct VertexType{int number;char *sight;}VertexType; //定义顶点的结构体类型，number表示顶点编号，字符数组表示顶点的名称typedef struct{VertexType vex[NUM];int arcs[NUM][NUM];int vexnum;}MGraph; //定义图的结构体类型，vex[NUM]数组存储顶点，arcsp[NUM][NUM]矩阵存储边的权值，vexnum表示顶点的个数MGraph G;{生成G表示结构体变量MGraph}int P[NUM][NUM]; //定义全局变量P[NUM][NUM]存储点之间的最短路径long int D[NUM]; //定义全局变量D[NUM]存储点之间最短路径的权值void Dijkstra(int num) //通过迪杰斯特拉算法求num点到其余点的最短路径，并将最短路径保存在数组P[NUM][NUM]中，将最短路径的权值保存在数组D[NUM]中{int v,w,i,t;int final[NUM];int min;for(v=1;v<NUM;v++){final[v]=0; //置空最短路径终点集D[v]=G.arcs[num][v]; //置初始的最短路径长度for(w=1;w<NUM;w++)P[v][w]=0; //置空最短路径if(D[v]<32767){P[v][num]=1;P[v][v]=1;}}D[num]=0;final[num]=1; //初始化num顶点属于S集for(i=1;i<NUM;++i) //开始循环,每次求得num到某个顶点的最短路径,并添加到S 集{min=Max; //min为当前所知的num到顶点的最短距离for(w=1;w<NUM;++w)if(!final[w]) //w顶点在V-S集中if(D[w]<min){v=w;min=D[w];}final[v]=1; //与num相距最近的顶点并入S集for(w=1;w<NUM;++w) //更新最短路径if(!final[w]&&((min+G.arcs[v][w])<D[w])) //修改D[w]和P[w]，w在V-S集中{D[w]=min+G.arcs[v][w];for(t=0;t<NUM;t++)P[w][t]=P[v][t];P[w][w]=1;}}}char Menu() //主菜单显示于操作界面从而让用户选择查询路径功能或者查询地点信息功能char c;int flag; //定义标志flag确定循环条件do{flag=1;Map();printf("\t\t 1.查询地点路径 \n");printf("\t\t 2.地点信息简介\n");printf("\t\t e.退出 \n");printf("\t *************山东建筑大学*****\n");printf("\t\t\t请输入您的选择：");scanf("%c",&c);if(c=='1'||c=='2'||c=='e')flag=0;}while(flag);return c;}void Display(int sight1,int sight2) //输出函数用于通过数组P[NUM][NUM]提取出从点sight1到点sight2的最短路径，从D[NUM]中输出点sight1到点sight2的最短路径的权值{int a,b,c,d,q=0;a=sight2;if(a!=sight1){printf("\n\t从%s到%s的最短路径是",G.vex[sight1].sight,G.vex[sight2].sight);printf("\t(最短距离为 %dm.)\n\n\t",D[a]); //从D[NUM]中提取出sight1到sight2的最短距离的权值输出printf("\t%s",G.vex[sight1].sight);d=sight1;for(c=0;c<NUM;++c){P[a][sight1]=0;for(b=0;b<NUM;b++){if(G.arcs[d][b]<32767&&P[a][b]){printf("-->%s",G.vex[b].sight); //通过P[NUM][NUM]确定sight1到sight2的最短路径q=q+1;P[a][b]=0;d=b;if(q%8==0) printf("\n");}}}}}void main() //主函数{int v0,v1;char e;char ck;CreateMGraph(NUM);Do //用do while循环确保循环至少进行一次{system("cls"); //用system("cls")清屏使屏幕简洁ck=Menu();switch(ck) //用switch语句确定用户选择功能{case '1':gate: //门函数使程序退回到gate位置system("cls");Map();do{printf("\n\n\t\t\t请选择出发地序号（1～14）：");scanf("%d",&v0);if(v0<1||v0>17)printf("\n\n\t\t\t\t输入错误!\n");}while(v0<1||v0>17);do{printf("\t\t\t请选择目的地序号（1～14）：");scanf("%d",&v1);if(v1<1||v1>14||v1==v0)printf("\n\n\t\t\t\t输入错误!\n");}while(v1<1||v1>14||v1==v0);Dijkstra(v0);Display(v0,v1);printf("\n\n\t\t\t\t请按任意键继续,按e退回首页\n");getchar();scanf("%c",&e);if(e=='e'){当标识符e等于e时跳出语句}break;goto gate;case'2':system("cls");Info();printf("\n\n\t\t\t\t请按回车键退回首页...\n");getchar();getchar();break;};}while(ck!='e'); //当标识符ck不等于e时继续循环}3.4设计结果验证图2 山东建筑大学导航系统首页图3 选择2后的山建景点介绍图4选择1后查询4到7的最短路径结果总结与致谢随着计算机软硬件的不断发展，导航系统在客户需求中的应用已成必然。