【正文】 .........................................27 第 1 頁 共 27 頁 1 引言 課題背景作為關(guān)系國計民生的社會公益事業(yè)，城市公共交通一直都是政府工作的重點。但是從客觀上說，公交硬件建設跟不上城市建設的步伐，是全國大城市尤其是特大城市都正在遭遇的發(fā)展瓶頸。在我國，隨著城市化的快速發(fā)展，市公交系統(tǒng)也隨之迅速擴大，且更加復雜化，找不到合適的乘車路線的事情經(jīng)常發(fā)生。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從有關(guān)的文獻看, 如今全世界可以支持 J2ME 的手持設備如今已經(jīng)達到了七千五百萬，有 34 個運營商在使用 J2ME 技術(shù)；傳統(tǒng)手機在出廠之后，功能（通訊錄、游戲、商務應用）就已經(jīng)固化，用戶將無法刪除無用的功能，同樣也不能增加新的功能。這成為了手機行業(yè)發(fā)展的瓶頸，而 JAVA 在移動終端領域的出現(xiàn)改變了這一局面。據(jù)美國高科技研究公司 Strategies Unlimited 日前發(fā)表的《 和 3G 手機性能：20222022 全球分析與市場預測》的報告稱，市場上 Java 手機的數(shù)量預計將每年翻一番，到 2022 年將從 2022 年的 1,910 萬部增長到 億部。到 2022 年，Java 手機預計將占全部手機出貨量的 83%。從 2022 年起，移動、聯(lián)通均已開通無線JAVA 業(yè)務。在 J2ME 通信方面， 支持 HTTP， 則增加了對 HTTPS、報文、socket 通信以及串口通信的支持。第 2 頁 共 27 頁支持 Overtheair (OTA) Provisioning 是 的一個重要的新特點，它使得用戶能夠動態(tài)地部署和更新移動設備上的應用程序。MIDP OTA provisioning模型為移動服務提供商提供了單一、標準的部署 MIDP 應用程序的途徑。J2ME 針對嵌入式和移動設備，提供了開發(fā)和運行應用程序的平臺，隨著新的規(guī)范的不斷推出和眾多制造商、軟件開發(fā)商的支持，J2ME 正在飛速向前發(fā)展。今后J2ME 將借助 Web Services 的力量，真正成為企業(yè)級信息解決方案中不可或缺的一部分。當前，復雜的公交系統(tǒng)使得用戶往往處于迷惑的狀態(tài)，給出行帶來諸多不便，在另一個方面，我國城市的手機普及率已經(jīng)非常高了，如果能把這兩種情況結(jié)合起來，開發(fā)出一種基于手機的公交查詢軟件，將會給用戶帶來便捷。 本軟件的開發(fā)方法由于公交數(shù)據(jù)相對比較龐大和繁瑣，同時設計換乘時對系統(tǒng)處理的性能要求也比較高，故本系統(tǒng)采用在服務器上進行計算，結(jié)果通過無線網(wǎng)絡傳輸?shù)娇蛻舳说男问竭M行開發(fā)。通過 J2ME 和 J2EE 技術(shù)的結(jié)合，采用 C/S 模式和 B/S 模式共同存在的方式，服務器端采用 Mysql+Tomcat/Weblogic,通過 Servlet 實現(xiàn)對外服務器通信，同時前臺開發(fā)出 WEB 模塊和 WAP 模塊，WEB 模塊采用 MVC 模式，使用 Struts框架。第 3 頁 共 27 頁 本文的主要工作 研究的主要內(nèi)容本設計采用 B/S 和 C/S 結(jié)合的結(jié)構(gòu)，綜合運用以前所學的專業(yè)知識，設計開發(fā)一個功能較完善的基于手機的公交查詢系統(tǒng)，具體包括以下內(nèi)容：（1）研究并掌握 TCP/IP 等傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)庫操作等的基本原理。（3）以前面的研究為基礎，編程實現(xiàn)服務器及手機客戶端線路查詢，按站查詢，站站查詢并且實現(xiàn)手機無線網(wǎng)絡通信等功能。在文章的引言中，主要介紹了該系統(tǒng)面臨的背景，研究意義和開發(fā)方法等，使讀者對本文有全面的了解。在第三章里，對系統(tǒng)開發(fā)涉及的算法進行了介紹和對數(shù)據(jù)庫設計給出了詳細的說明。第五章是對系統(tǒng)的測試和分析，包括代碼測試和功能測試，并對測試分析總結(jié)。2 手機公交查詢的需求分析和開發(fā)工具介紹 用戶的原始需求作為關(guān)系國計民生的社會公益事業(yè)，城市公共交通一直都是政府工作的重點。但是從客觀上說，公交硬件建設跟不上城市建設的步伐，是全國大城市尤其是特大城市都正在遭遇的發(fā)展瓶頸。本系統(tǒng)通過對城市公交查詢用戶需求的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)用戶在查找公交信息的時候一般只有 3 種方式，即按線路進行查找，按站進行查找線路，按起點站和終點站查找乘坐方案。因此，在本系統(tǒng)的設計中提出以下方案：用戶在使用本系統(tǒng)的時候，可以按照線路進行公交查詢，或者按起點終點進行查詢，系統(tǒng)自動按照換乘篩選算法提供出最佳換乘方案，該算法根據(jù)用戶輸入的站名，查找全部可以直達的方案，如無直達方案，則找出全部換乘方案并按照站點優(yōu)先級進行排序，返回給用戶線路最短的前 N 條的換乘信息，如果第 4 頁 共 27 頁用戶使用按站查詢線路，系統(tǒng)也提供了一定的模糊查詢，比如用戶查詢“百腦匯” ，系統(tǒng)能自動辨認出當?shù)卣军c“磨子橋” 。 手機公交查詢系統(tǒng)功能模塊及流程圖通過對需求分析的調(diào)研，得出了經(jīng)過用戶確認的手機公交查詢系統(tǒng)的系統(tǒng)邏輯模型。（1）WEB 和 WAP 功能模塊，如圖 1 所示。用戶查詢流程分為查詢內(nèi)容選擇、查詢信息輸入和信息接收 3 個步驟。 開發(fā)工具介紹JAVA 語言是目前 Inter 上大型的 WEB 應用和手機程序開發(fā)時使用得最熱門的編程語言，而目前國內(nèi)銷售的大多數(shù)手機都支持 JAVA，同時 J2ME 和J2EE 因為都是基于 JAVA 技術(shù)，可以進行無縫連接，所以本系統(tǒng)選用 J2ME 和J2EE 做為開發(fā)語言，同時在 WEB 端應用相關(guān)的 Struts 框架，并完成一個基于這 2 種技術(shù)結(jié)合的手機無線公交查詢系統(tǒng)。MySQL 具有強大且簡單易用的特點，而且運行速度極快，能夠處理企業(yè)數(shù)據(jù)庫絕大多數(shù)的應用需求。就其本身而言，它只是一個框架和一組服務，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。Tomcat 服務器是一個免費的開放源代碼的 Web 應用服務器，它是 Apache 軟件基金會（Apache Software Foundation）的 Jakarta 項目中的一個核心項目，由Apache、Sun 和其他一些公司及個人共同開發(fā)而成。因為 Tomcat 技術(shù)先進、性能穩(wěn)定，而且免費，因而深受 Java 愛好者的喜愛并得到了部分軟件開發(fā)商的認可，成為目前比較流行的 Web 應用服務器。 一次換乘的算法設計一次換乘采用基于站點優(yōu)先級和鄰接矩陣的公交換乘算法，現(xiàn)在 A,B 兩個公交站，通過數(shù)據(jù)庫查詢語句查找出經(jīng)過 A 站的所有公交車集合 Collection1,再通過數(shù)據(jù)庫查詢語句查找出經(jīng)過 B 站的所有公交車集合 Collection2,判斷Collection1 和 Collection2 是否有交集，若有，則得到一次換乘方案，存放在結(jié)果集合中。若判斷結(jié)束后沒有找到一次換乘的方案，則執(zhí)行 2 次換乘算法。圖 3 一次換乘算法示意圖第 7 頁 共 27 頁圖 4 二次換乘算法示意圖 二次換乘的算法設計二次換乘采用上下矩陣算法，現(xiàn)有 A,B 兩個公交站，先通過數(shù)據(jù)庫查詢語句和程序業(yè)務邏輯得到 A 站能直達的所有站點，放在集合 Collection1 中，再按照 A 站的方法找出 B 站能知道的所有站點，放在集合 Collection2 中，再判斷是否有公交車可以從 Collection1 中的站點直達 Collection2 中的站點，如果，則將方案存放到結(jié)果集合中。二次換乘算法，如圖 4 所示。而根據(jù)用戶需求設計合適的數(shù)據(jù)庫以及選擇恰當?shù)臄?shù)據(jù)庫以確保系統(tǒng)能高速穩(wěn)定的運行則是數(shù)據(jù)庫設計的根本目地。通過對用戶需求的分析以及對系統(tǒng)本身應用背景的研究，可以看出本系統(tǒng)需要有以下數(shù)據(jù)支持：公交線路信息，公交站點信息，站點附近標志信息，用戶通知信息，同時考慮到節(jié)約系統(tǒng)資源，在用戶進行完站站查詢后還會產(chǎn)生一第 8 頁 共 27 頁個存放查詢結(jié)果的緩存信息。根據(jù)上述分析，可以得出公交信息模型的 ER 圖，如圖 5 所示。表 1 公交信息相關(guān)的數(shù)據(jù)字典序 號 數(shù) 據(jù) 項 名 稱 數(shù) 據(jù) 項 內(nèi) 容1. 公交線路信息 公交線路的信息匯總 線路 ID 公交線路的 ID 線路 NO 公交線路的名稱，如 502A 經(jīng)過站點 公交線路經(jīng)過的站點 收發(fā)車時間 公交車的收發(fā)車時間 是否上下行 判斷該公交車是否有上下行2. 公交站點信息 公交站點相關(guān)信息 公交站名 該站點的站名 附近標志 1 附近標志 1 的名字 附近標志 2 附近標志 2 的名字 附近標志 3 附近標志 3 的名字 附近標志 4 附近標志 4 的名字 附近標志 5 附近標志 5 的名字 附近標志 6 附近標志 6 的名字 附近標志 7 附近標志 7 的名字 附近標志 8 附近標志 8 的名字 附近標志 9 附近標志 9 的名字 附近標志 10 附近標志 10 的名字3. 站點附近標志匯總 站點附近標志性建筑物或者地名的匯總 標志 ID 標志編號 標志名稱 站點附近標志性建筑物或者地段的名稱 數(shù)據(jù)庫的物理設計（1）公交線路信息表負責存放公交線路信息，考慮到部分公交車存在上行和下行不一致的情況，表中添加了是否上下行的字段，以供算法確認。表 2 公交線路信息表 公交線路信息表(businfo)第 9 頁 共 27 頁字段名 注釋Busid 公交車的 idBusno 公交車的車號stop1 第 1 個站的站名stop2 第 2 個站的站名…… ………… ……stop50 第 50 個站的站名Time 公交車的發(fā)車收車時間Startend 公交車的起點和終點Updown 是否有上下行（2） 站點信息表負責存放站點相關(guān)信息，并且存放一定的周圍標志建筑和地名的信息，以供算法進行模糊查詢。表 3 站點信息表 站點信息表(stopinfo)字段名 注釋Stopname 公交站站名near1 附近標志 1near2 附近標志 2near3 附近標志 3near4 附近標志 4near5 附近標志 5near6 附近標志 6near7 附近標志 7near8 附近標志 8near9 附近標志 9near10 附近標志 10Stoppic 臃余字段，為以后功能預先留出(3) 站點附近標志匯總表負責存放站點周圍標志建筑或地名的匯總信息，本表為站點信息表的 near集合自動生成。第 10 頁 共 27頁表 4 站點附近標志匯總表 站點附近標志匯總表(stopinfo)字段名 注釋Id 標志的 idNearname 標志的名字(4) 用戶公告表負責存放本系統(tǒng)的公告信息。表 5 用戶公告表 用戶公告表(notify)字段名 注釋Id 消息的 idContent 消息內(nèi)容Date 消息發(fā)布日期(5) 查詢統(tǒng)計表負責統(tǒng)計用戶查詢和下載量。表 6 查詢統(tǒng)計表 查詢統(tǒng)計表(jishuqi)字段名 注釋Id idFangwen 查詢量Xiazai 客戶端下載量4 手機公交查詢系統(tǒng)功能詳細實現(xiàn)經(jīng)過上面的描述，已經(jīng)明確了手機公交查詢系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能以及如何去完成這些功能。 服務器端的實現(xiàn)本系統(tǒng)遵照 J2EE 4 層結(jié)構(gòu) ,使用了 MVC、AO 等設計模式,組織結(jié)構(gòu)圖如圖 6 所示。數(shù)據(jù)庫連接（Connection ）通過配置 WEB 服務器上的連接池，同時將數(shù)據(jù)源綁定到 JNDI，程序直接通過 JNDI Name 獲取，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)源的可配置性和高度可移植性。 //從數(shù)據(jù)源得到連接 conn = () 。 } if(ps!=null){ ()。 } }catch(Exception e){ ()。同時為了加快運行速度，減少 JVM 編譯負擔，采用 PreparedStatement。使游標直接指向最后一條記錄，再用 buscount = ()。（2）插入數(shù)據(jù)庫緩存，使得下一個用戶查詢該方案時可以直接從數(shù)據(jù)庫中獲取結(jié)果，從而大大的節(jié)約了用戶時間和系統(tǒng)資源。 ps1 = (sql) 。 (2,result1)。 (4,result3)。 ()。+start+end+39。 rs1 = () 。 result2=(result2)。 result4=(result4)。（2）按站查詢經(jīng)過的公交線路，步驟如下：① 通過輔助類判斷用戶輸入的站名或者附近標志名，并找到對應的公交站名。（3）按起點終點查找乘坐方案這是本系統(tǒng)中最復雜的一塊，通過前面提到的基于站點優(yōu)先級和鄰接矩陣的公交換乘算法和上下矩陣算法來實現(xiàn)，具體實現(xiàn)方法如下：① 通過 start=(start)。來確定起點和終點的公交站名。③ 若站名存在，則嘗試從數(shù)據(jù)庫中取得直達緩存信息，如數(shù)據(jù)庫中沒有直達信息，則查找換乘信息。⑤ 如果沒有直達方案，則開始查找 1 次換乘方案，找到后按照經(jīng)過站數(shù)排序，站數(shù)少的排前面，由于換乘方案過多，故只返回前幾條。排序類為一個實現(xiàn)了 Serializable 和 Comparable 的工具類，具體排序方法在pareTo 方法