最短路径搜索可视化系统

🚀 本项目是一个基于 Python + PyQt5 + NetworkX 开发的最短路径搜索算法可视化系统，支持交互式图构建和五种经典算法的动态演示，适用于课程设计、教学演示和算法理解。

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📌 项目特点

• 支持 自定义图结构：添加节点、连接边、修改边权（包括负权）。
• 提供 图形界面操作：基于 PyQt5 实现直观交互，支持节点拖动、权重标注。
• 集成 五种搜索算法：
  • 广度优先搜索（BFS）
  • 深度优先搜索（DFS）
  • Dijkstra 算法
  • A* 启发式算法
  • SPFA 算法（支持负权边）
• 实现 动态动画演示：搜索过程中节点变色，路径高亮，清晰展示每一步。
• 提供 图结构保存/加载 功能，支持 .json 文件读写。

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📁 项目结构

├── main.py              # 主程序入口，包含图形界面与核心逻辑
├── Graph.json           # 示例图结构（可加载）
├── README.md            # 项目说明文档（本文件）

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🖥️ 运行环境

• Python 3.8+
• PyQt5 >= 5.15
• NetworkX >= 2.8

安装依赖：

pip install -r requirements.txt
# 或手动安装
pip install pyqt5 networkx

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▶️ 如何运行

python main.py             # 启动图形界面
python main.py Graph.json  # （可选）加载已有图结构

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🕹️ 使用说明

1. 图构建操作

• 添加节点：点击左上角“添加节点”按钮，在画布任意位置点击创建。
• 添加边：点击“添加边”按钮，依次点击起点和终点节点，会弹出对话框输入权重值（负数也支持）。
• 修改边权：点击“编辑边权”，点击已有边，即可重新输入权重。
• 删除边：点击“删除边”，点击目标边可删除。
• 节点拖动：直接鼠标拖动节点以调整布局（当前版本暂未自动更新路径估计）。

2. 起点终点设置

• 点击“设置起点/终点”按钮后，点击任意节点即可设为绿色（起点）或红色（终点）。

3. 算法选择与执行

• 点击菜单栏中的算法（BFS、DFS、Dijkstra、A*、SPFA）进行选择。
• 点击“开始搜索”按钮开始执行，界面动态显示搜索过程。

⚠️ 当图中存在负权边时，系统会自动禁用不兼容的算法，仅允许使用 SPFA。

4. 图结构保存与加载

• “文件”菜单中可选择：
  • 保存图结构：保存当前图到 JSON 文件；
  • 加载图结构：加载已有 .json 图文件，快速复现实验。

📦 示例：Graph.json 文件结构说明

{
  "nodes": {
    "0": [100.0, 100.0],
    "1": [200.0, 100.0]
  },
  "edges": [
    ["0", "1", 3.0]
  ],
  "start_node": "0",
  "end_node": "1"
}

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📌 已知限制与注意事项

• 节点拖动后不会自动更新内部位置估值（A* 启发值仍用初始坐标计算）。
• DFS 和 A* 中的启发排序效果可能因权重分布不规律而不稳定；
• 不建议用于大型图或路径过长的演示（动画步骤可能过多）。

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🧑‍💻 作者

ZZP（本科课程设计项目）

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