SimpleMap

一个基于 C++ 的地图生成与路径规划项目，带有 raylib GUI 可视化界面。

• 可控地图生成（网格 / 随机）
• 图结构管理与校验
• 最短路径计算（Dijkstra / A*）
• 车流模拟 + 拥堵感知路径规划

目标一览

模块	状态	说明
图数据结构	已完成	mapNode + EdgeAttr + mapGraphBase 基本可用
网格地图生成	已完成	支持按行列生成并自动连边
随机地图生成	已完成	随机点 + K 近邻连边 + 去交叉 + 连通性补边
路径规划（距离）	已完成	PathFinder::dijkstra 与 PathFinder::aStar
路况权重路径	已完成	支持按 c * L * f(n/v) 计算边权
基础数据校验	已完成	isMapFullyConnected、isDataValid
JSON 持久化	已完成	支持保存/加载节点、边和元数据
CLI 交互界面	已完成	主菜单 + 路径测试子菜单 + 导入/生成双流程
raylib GUI	已完成	支持地图可视化、路径显示、车流模拟、JSON 打开/保存

目录结构

SimpleMap/
├── dataStructure.h      # 核心数据结构与图管理接口
├── dataStructure.cpp    # 图管理、地图生成、连通性与校验实现
├── pathfinding.h        # Dijkstra / A* 接口
├── pathfinding.cpp      # 路径规划与路况权重实现
├── gui.h / gui.cpp      # raylib GUI 可视化界面
├── parameters.h         # 全局参数（CACHE_SIZE）(我也不知道为啥要放在单独文件里，反正就放了)
├── main.cpp             # CLI 主入口（主菜单 + 路径测试子菜单）
├── test_data_generator.cpp  # 测试数据生成器（默认可生成 1000 节点地图,本文件算法由ai生成）
├── thirdparty/
│   └── json.hpp         # nlohmann/json 头文件
└── README.md

核心设计

1) 图存储模型

• 节点数组：mapNode* mainGraph
• 每个节点维护动态邻接数组：Neighbour / distanceToNeighbour
• 边属性数组：EdgeAttr* edgeAttrs

这是一种“节点数组 + 邻接数组”的轻量实现，便于调试。

2) 地图生成策略

• 网格地图：规则坐标生成 + 右/下邻居双向连边
• 随机地图：
  • 最小间距随机采样
  • K 近邻连边
  • 线段相交检测并删边
  • BFS 连通分量检测与补边

3) 路径规划策略

• Dijkstra：用于全局最短路
• A*：启发函数为欧氏距离
• 可切换权重：
  • 纯长度模式：length
  • 路况模式：c * L * f(n/v)

关键接口

mapGraphBase

• 生成地图
  • generateGridMap(int mapWidth, int mapHeight, int nodeColCount, int nodeRowCount)
  • generateRandomMap(int mapWidth, int mapHeight, int totalNodeCount)
• 查询与修改
  • getNodeById(int nodeID)
  • getEdgeById(int edgeID)
  • getEdgeByNodes(int fromID, int toID)
  • updateEdgeCongestion(int edgeID, double newCongestion)
• 校验
  • isMapFullyConnected()
  • isDataValid()
• 路径长度
  • getPath(int nodeID1, int nodeID2)

PathFinder

• dijkstra(mapGraphBase* graph, int startId, int endId, bool useCongestion = false)
• aStar(mapGraphBase* graph, int startId, int endId, bool useCongestion = false)
• getTravelTime(mapGraphBase* graph, int fromID, int toID, bool useCongestion)

构建说明

CLI

默认 make 编译命令行版本，不依赖 raylib：

make
./main

GUI

GUI 版本依赖 raylib。安装依赖后运行：

make gui
./simplemap_gui

macOS:

brew install raylib
make gui

Linux:

# 按发行版安装 raylib 开发包，例如 libraylib-dev / raylib-devel
make gui

如果 raylib 不在系统默认路径，可以手动指定：

make gui RAYLIB_DIR=/path/to/raylib

RAYLIB_DIR 目录下应包含 include/raylib.h 和 lib/libraylib.*。

测试数据生成器

make test-data
./test_data_generator

清理

make clean

操作

GUI 操作

操作	功能
Open / O	输入 JSON 路径并打开地图，默认 test0.json
Random / G	生成随机地图
Grid	生成网格地图
Save / S	输入路径并保存地图，默认 map.json
左键点击节点	设起点
Shift + 左键	设终点
Dijkstra / P	显示 Dijkstra 路径
A* / F	显示 A* 路径
Traffic / T	车流开关，开启后寻路使用拥堵权重
右键	查找并高亮附近 100 节点
1	查找并高亮屏幕中心附近 100 节点
滚轮	缩放
拖拽	平移
Reset / R	重置视图
Clear / ESC	清除路径和高亮

CLI 操作

1. 导入已有地图 JSON 后做路径测试
2. 生成随机地图后进入路径测试子菜单
3. 输出 Dijkstra/A* 的路径节点详情、分段距离、累计距离与耗时

运行过程中如果调用保存流程，会在项目根目录生成 json 文件。

注意

1. GUI 的打开/保存使用内置路径输入框，不依赖 Windows 原生文件对话框。
2. getPath 返回“路径总长度（int）”，缓存的目标是距离值而非完整节点序列；如需节点序列请使用 PathFinder。

小组成员

刘宜东 郑云祥 2026.5