1、栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 1 / 21数 据 结 构课程实验报告栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 2 / 21目 录一、【实验目的】 .3二、【问题描述】 .3姓名：陈东学号：070612146栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 3 / 21三、【基本要求】 .3四、【实验环境】 .3五、【测试数据及其结果】 .3六、【实验源代码】 .5栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机
2、卓 越 班 4 / 21一、【实验目的】帮助学生熟练掌握线性表的基本操作在链表结构中的实现，熟练进行各种链表的操作和应用。二、【问题描述】设计一个电梯模拟系统。这是一个离散的模拟程序，因为电梯系统是乘客和电梯等“活动体”够成的集合，虽然他们彼此交互作用，但是他们的行为是基本独立的。在离散的模拟中，一模拟时钟决定每个活动体的动作发生的时刻和顺序，系统在某个模拟瞬间处理有待完成的各种事情，然后把模拟时钟推进到某个动作预定要发生的下一个时刻。三、【基本要求】（1）、模拟某校五层教学楼的电梯系统。该楼有一个自动电梯，能在每层停留。五个楼层由下至上依次称为地下层、第一层、第二层、第三层和第四层，其中第一
3、层是大楼的进出层，即是电梯的“本垒层”，电梯“空闲”时，将来该层候命。五个楼层从下到上的编号为：0、1、2、3、4。除了地下层外，每一层都有一个要求向下的按钮除了第四层外，每一层都有一个要求向上的按钮。对应的变量为：CallUp03和 CallDown14。电梯内的五个目标层按钮对应的变量为：CallCar04。（2）、电梯一共有七个状态，即正在开门（Opening）、已开门（Opened）、正在关门（Closing）、已关门（Closed）、等待（Waiting）、移动（Moving）、减速（Decelerate）。栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算
4、机 卓 越 班 5 / 21（3）、 乘客可随机地进出于任何层。对每个人来说，他有一个能容忍的最长等待时间，一旦等候电梯时间过长，他将放弃。对于在楼层内等待电梯的乘客，将插入在等候队列里，每一层有两个等候队列，一队要求向上，一队要求向下，用链队列来实现。对于在电梯内的乘客，用五个乘客栈来实现，该乘客要去哪一层，就把他放在相应编号的栈中，对应变量为 EleStack04。（4）、模拟时钟从 0 开始，时间单位为 0.1 秒。人和电梯的各种动作均要耗费一定的时间单位（简记为 t）：有人进出时，电梯每隔 40t 测试一次，若无人进出，则关门关门和开门各需要 20t每个人进出电梯均需要 25t电梯加速
5、需要 15t如果电梯在某层静止时间超过 300t，则驶回 1 层候命。（5）、按时序显示系统状态的变化过程：发生的全部人和电梯的动作序列。四、【实验环境】Windows 7, VC+6.0五、【测试数据及其结果】1、 乘客类型反映乘客的所有属性。ADT Client数据对象：D=ai乘客信息,I=1,2,n,n0数据关系：R=|ai-1,aiD,i=2,n栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 6 / 21基本操作：PrintClientInfo(Client const /Status是函数类型，其值是函数结果状态代码#define Emp
6、ty0/电梯状态enumEleStatusOpening,Opened,Closing,Closed,Moving,Decelerate,Waiting;enumActionDoorOpened,DoorClosed,GoingUp,GoingDown,Achieved,None;enumEleStageUp,Down,OpenDoor,Stop;enumClientStatusNew,GiveUp,In,Out,Finish;#define CloseTest 40 /电梯关门测试时间#define OverTime 300 /电梯停候超时时间#define DoorTime 20 /开门关
7、门时间#define InOutTime 25 /进出电梯时间#define Maxfloor 4 /最高层#define Minfloor 0 /最低层long Time=0; /时钟long MaxTime; /系统运行最长时间int InOutCount=0; /用于进出计时int InterTime=0; /下一乘客进入系统的时间int ID=0; /乘客编号int GiveUpNumber=0; /乘客放弃的数目int TotalTime=0; /总共等待时间/乘客类型typedef struct int ClinetID;/乘客编号int Outfloor;/去哪层int InTi
8、me; /该乘客进入时间int GivepuTime; /所能容忍的等待时间int Infloor;/乘客进入的楼层Client;/乘客类型基本操作void PrintClientInfo(Client const break;case GiveUp: printf(“t%d号乘客放弃等待.n“,e.ClinetID);break;栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 11 / 21case Out: printf(“t%d号乘客走出电梯.n“,e.ClinetID);break;case In:printf(“t%d号乘客走进电梯，要去第
9、%d层.n“,e.ClinetID,e.Outfloor);break;default:break;Status CreatClient(Client *p=new Client;if(!p) return OVERFLOW;p-ClinetID=+ID;printf(“%d所能容忍的等待时间:“,ID);scanf(“%d“,p-GivepuTime=d;p-InTime=Time;printf(“下一乘客要到达的时间:“);scanf(“%d“,InterTime=d;printf(“所要到达的楼层:“);scanf(“%d“,p-Outfloor=d;while(p-Infloor=ra
10、nd()%(Maxfloor+1)=p-Outfloor);PrintClientInfo(*p,New);return OK;Status DestoryClient(Client *p=NULL;return OK;Status GoAbove(Client const else return FALSE;Status CInfloor(Client const Status CInTime(Client const Status COutfloor(Client const #define STACK_INIT_SIZE 100 /存储空间初始分配量#define STACKINCREM
11、ENT 50 /存储空间分配增量/乘客栈typedef Client *SElemType;typedef struct SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;ClientStack;Status InitStack(ClientStack if(!S.base) return OVERFLOW;S.top=S.base;S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;return OK;Status DestroyStack(ClientStack if(S.base) for(p=S.base;p=S.stacksize) S.b
12、ase=(SElemType *)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType);if(!S.base) return OVERFLOW;S.top=S.base+S.stacksize;S.stacksize+=STACKINCREMENT;*S.top+=e;return OK;Status Pop(ClientStack e=*(-S.top);return OK;void PrintStack(ClientStack i=S.base;while(iClinetID=Minfloor;i-)if(E.CallC
13、ari|E.CallDowni|E.CallUpi) return TRUE;return FALSE;Status EleAchieved(Elevator if(E.Stage=Upif(E.Stage=Upreturn TRUE;if(E.Stage=Downreturn TRUE;return FALSE;Status EleOpenDoor(Elevator if(E.status=Waiting) if(E.CallDownE.floor) E.Stage=Down;return TRUE;if(E.CallUpE.floor) E.Stage=Up;return TRUE;ret
14、urn FALSE;EleStage EleDecide(Elevator Above=RequireAbove(E);Below=RequireBelow(E);if(Above=0else if(E.Stage=Up) 栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 16 / 21if(Above!=0) return Up;else E.Stage=Down;return Down;else if(Below!=0) return Down;else E.Stage=Up;return Up;Action ElevatorRun(Elevato
15、r E.Count=CloseTest;return DoorOpened;case Opened:if(E.Stage=DownE.Count=DoorTime;break;case Closing:E.status=Closed;return DoorClosed;case Waiting:if(E.Count=0) if(E.floor!=1) E.CallCar1=1;else E.Count-;if(EleOpenDoor(E) E.status=Opening;E.Count=DoorTime;break;case Closed:break;case Moving:/完成移动if(
16、E.Stage=Up) E.floor+;else E.floor-;return Achieved;E.status=Opening;E.Count=DoorTime;break;栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 17 / 21;return None;/单链队列-队列的链式存储结构typedef Client *QElemType;/等候队列typedef struct QNode QElemType data;struct QNode *next;QNode,*QueuePtr;typedef struct QueuePtr fr
17、ont;QueuePtr rear;WQueue;/等待队列的基本操作Status InitQueue(WQueue if(!Q.front) return OVERFLOW;Q.front-next=NULL;Q.front-data=NULL;return OK;Status DestroyQueue(WQueue if(Q.front-data) DestoryClient(Q.front-data);else Q.front;Q.front=Q.rear;return OK;Status EnQueue(WQueue p=new QNode;if(!p) return OVERFLOW
18、;p-data=e;p-next=NULL;栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 18 / 21Q.rear-next=p;Q.rear=p;return OK;Status DeQueue(WQueue if(Q.front=Q.rear) return ERROR;p=Q.front-next;e=p-data;Q.front-next=p-next;if(Q.rear=p) Q.rear=Q.front;free(p);return OK;Status QueueEmpty(WQueue Q)if(Q.front=Q.rear) re
19、turn TRUE;elsereturn FALSE;Status QDelNode(WQueue if(p=NULL|p-next=NULL) return ERROR;q=p-next;p-next=q-next;if(p-next=NULL) Q.rear=p;DestoryClient(q-data);free(p);return OK;Status CGiveUp(WQueue p=Q.front;if(p-next!=NULL) if(p-next-data-GivepuTime=0TotalTime+=Time-CInTime(*(p-next-data);QDelNode(Q,
20、p);栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 19 / 21GiveUpNumber+;elsep-next-data-GivepuTime-;return OK;void PrintQueue(WQueue Q) QueuePtr q;int count=0;if(Q.front-next=NULL) goto end;q=Q.front-next;while(q!=NULL) coutdata-ClinetIDnext;count+;end:while(count+=4) cout“ “;void InOut(Elevator if(E.
21、CallCarE.floor) if(StackEmpty(E.SE.floor) E.CallCarE.floor=0;else Pop(E.SE.floor,p);E.ClientNumber-;InOutCount=InOutTime;PrintClientInfo(*p,Out);TotalTime+=Time-CInTime(*p);DestoryClient(p);if(E.CallCarE.floor=0) if(!QueueEmpty(wE.floorE.Stage) DeQueue(wE.floorE.Stage,p);Push(E.SCOutfloor(*p),p);if(
22、E.CallCarCOutfloor(*p)!=1)E.CallCarCOutfloor(*p)=1;栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 20 / 21E.ClientNumber+;InOutCount=InOutTime;PrintClientInfo(*p,In);elseif(E.Stage=Down) E.CallDownE.floor=0;else E.CallUpE.floor=0;void NewClient(Elevator CreatClient(p);if(GoAbove(*p) EnQueue(wCInfloor(
23、*p)Up,p);E.CallUpCInfloor(*p)=1;else EnQueue(wCInfloor(*p)Down,p);E.CallDownCInfloor(*p)=1;void Print(Elevator break;case DoorClosed:printf(“%t电梯门已关闭.n“);break;case Achieved:printf(“%t电梯已到达第%d层。n“,E.floor);break;case GoingUp:printf(“%t电梯上升中.n“);break;case GoingDown:printf(“%t电梯下降中.n“);break;default:
24、break;int main()Elevator E;cout“n* 欢迎使用电梯模拟系统 *“endl;WQueue wMaxfloor+12;栈和队列及其应用 电梯模拟 实验三安 庆 师 范 学 院 2012 计 算 机 卓 越 班 21 / 21InitEle(E);srand( (unsigned)time( NULL );for(int i=0;i=Maxfloor;i+)InitQueue(wiUp);InitQueue(wiDown);MaxTime=1000000;printf(“请输入电梯的运行时间:“);scanf(“%d“,printf(“n“);while(Time+M
25、axTime)if(InterTime=0) NewClient(E,w);else InterTime-;for(int i=0;i=Maxfloor;i+)for(int j=0;j2;j+) CGiveUp(wij,EleFloor(E);if(InOutCount=0) if(EleStatus(E)=Opened) InOut(E,w);else InOutCount-;if(CountOver(E)|EleStatus(E)=Closed|EleStatus(E)=Waiting) Action a;a=ElevatorRun(E);Print(E,a);Sleep(100);printf(“%共%d人进入系统，“,ID);printf(“%共%d人放弃。“,GiveUpNumber);DestoryEle(E);for(i=0;i=Maxfloor;i+) DestroyQueue(wiUp);DestroyQueue(wiDown);return 0;
