栈和队列及其应用_停车场管理
实验 2 栈和队列及其应用
----- 停车场管理
需求分析
设停车场是一个可停放n 辆汽车的狭长通道，且只有一个大门可供汽车进出。汽车在停车场内按到达时间的先后顺序，一次由北朝向南排列 (大门在最南边最先到达的第一辆汽车停放在车场最北端) ，若停车场已满，则以后来的汽车只能停在便道上，一旦有车辆开走，则便道上的第一辆车便可开进车场；当车场内某辆车要离开时，在他之后进入的车辆必须先退出车场为其让路，待该车辆开出大门后，其他车辆在按原来顺序开进车场，每辆停放在车场内的车辆按其待得时间长短缴纳费用(便道上不收费) 。
以栈模拟停车场，以队列模拟便道，按照从终端读入的数据进行模拟管理。每一组数据包括三个数据项：汽车“到达”或“离开”的信息，汽车牌照号以及到达或离开的时间。对每一组输入数据进行操作后的输出信息为：若是车辆到达则输出汽车在停车场或在便道上的位置，若是车辆离开则输出汽车在停车场内停留的时间和需要缴纳的费用(便道不收费) 。栈以顺序结构实现，队列以链表结构实现。
二．概要设计
1. 设定栈的抽象数据类型定义：
ADT Stack {
数据对象：D={ai|ai € ElemSet,i=1,2,…,n,n>=0} 数据关系：R={ 1,ai>|ai-1,ai € D}，约定an为栈顶元素基本操作： In itStack (&S) 操作结果:构造一个空栈 DestroyStack(&S) 初始条件：栈S已存在 操作结果：销毁栈S ClearStack(&S) 初始条件：栈S 已存在操作结果:将S清为空栈 Push(&S,e) 初始条件: 栈S 已存在操作结果：插入e到栈顶 Pop(&S,&e) 初始条件: 栈S 已存在且非空操作结果：删除栈顶元素用e返回其值Status StackFull(SqStack S) 初始条件：栈已存在操作结果：栈满则返回 TRUE ，否则返回FALSE Status StackEmpty(SqStack S) 初始条件：栈已存在 操作结果：栈空则返回TRUE ，否则返回FALSE } ADT Stackr 2. 设定队列的抽象数据类型定义： ADT Queue { 数据对象：D={ai|ai € ElemSet,i=1,2,…,n,n>=0} 数据关系：R={ 本操作： Ini tQueue (&Q) 操作结果:构造一个空队列 EnQueue(&Q,e) 初始条件: 队列Q 已存在 操作结果：插入e到队尾 DeQueue(&Q,&e) 初始条件: 队列Q 已存在且非空操作结果：删除队头元素用e 返回其值 Status QueueEmpty(LinkQueue &Q) 初始条件：队列存在操作结 果：队列空为真，否则为假 } ADT Queue 3. 本程序包含四个模块： 1 Void main() { 初始化； while(1) {接受用户数据；作出相应操作；} } 2 栈模块——实现栈抽象数据类型定义； 3 队模块——实现队列抽象数据类型定义 4 停车场有关操作 三．详细设计 #include #define Overflow -2 // ******** 车辆信息定义*-*-*-*-*-*-*// typedef struct{ int car_ID; int time; }car_info; // ---------------------------------------------- 栈-------------------------------------- // //Status 表示函数的返回状态 typedef int Status; typedef car_info SElemType; #define STACK_INIT_SIZE 100 //存储空间初始分配量 #define STACKINCREMENT 10 // 存储空间分配增量typedef struct{ SElemType *base; SElemType *top; int stacksize; }SqStack; Status InitStack(SqStack &S) {// 构造一个空栈s S.base=(SElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(SElemType)); if(!S.base) exit(Overflow); //存储分配失败 S.top=S.base; S.stacksize=STACK_INIT_SIZE; return ok; }//InitStack Status StackFull(SqStack S){ //栈满则返回TRUE ，否则返回FALSE if(S.top-S.base>=S.stacksize) return True; else return False; }// 栈满吗 Status StackEmpty(SqStack S){ //栈空则返回TRUE ，否则返回FALSE if(S.top==S.base)return True; else return False; }// 栈空吗 Status Push(SqStack &S,SElemType e) {// 插入元素e 为新的栈顶元素 *S.top=e; S.top++; }//Push Status Pop(SqStack &S,SElemType &e) {// 若栈不空，则删除S 的栈顶元素，用e 返回其值if(S.top==S.base) return Error; S.top--; e=*S.top; return ok; }//Pop typedef car_info QElemType; //* 队列****** // typedef struct QNode{ QElemType data; struct QNode *next; }QNode,*QueuePtr; typedef struct{ QueuePtr front; QueuePtr rear; }LinkQueue; Status InitQueue(LinkQueue &Q) {// 构造一个空队列Q Q.front=Q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); if(!Q.front) exit(Overflow);// 存储分配失败Q.front->next=NULL; return ok; }//InitQueue Status EnQueue(LinkQueue &Q,QElemType e) {//插入元素e为Q的新的队尾元素 QueuePtr p; p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); if(!p) exit(Overflow);// 存储分配失败 p->data=e; p->next=NULL; Q.rear->next=p; Q.rear=p; return ok; }// EnQueue Status DeQueue(LinkQueue &Q,QElemType &e) {//若队列不空，则删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回ok; //否则返回Error if(Q.front==Q.rear) return Error; QueuePtr p; p=Q.front->next; e=p->data; Q.front->next=p->next; if(p==Q.rear) Q.rear=Q.front; free(p); return ok;}//DeQueue Status QueueEmpty(LinkQueue &Q) {if(Q.front==Q.rear) return ok; else return Error;} //* ******* 费用定义函数*// int GetFee(car_info now,car_info before) { int NowTime; int BeforeTime; int Fee; NowTime=now.time; BeforeTime=before.time; Fee=(NowTime-BeforeTime)*10;// 每分钟10 元return Fee;} // *********** * 车辆到达函数-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-// void ArriveF(SqStack &parking,LinkQueue &road,car_info t,int &p,int &a) { if(StackFull(parking)) {EnQueue(road,t); a++; printf(" 汽车在便道上第%d 个位置\n",a); }//如果停车场栈满，则入队 else { Push(parking,t); p++; printf(" 在停车场第%d 个位置。\n",p); //不满进停车场栈，并输出位置 } // ************** 车辆离开函数********* *-*-// void DepartF(SqStack &parking,LinkQueue &road,SqStack &S,car_info t,int &p,int &a) { car_info e; int temp; int Fee; if(t.time==0)// 证明在便道上 { e=t; DeQueue(road,e); a--; printf(" 车辆%d 开出便道。\n",e.car_ID);} else//在停车场 { temp=(*--parking.top).car_ID;// 停车场的最后一位置车牌号赋予temp ++parking.top; while(temp!=t.car_ID&&!StackEmpty(parking)) { Pop(parking,e); Push(S,e);〃从停车场栈出来进入暂存栈 temp=(*--parking.top).car_ID;// 现有车辆的最后一辆++parking.top; p--;//出去一辆车就p--，表示现有最后一辆车的位置} if(StackEmpty(parking)) printf(" 输入有误！请检查输入数据！！\n"); else { Pop(parking,e) ;//从停车场出来，但并不进暂存栈，而应计费 Fee=GetFee(t,e); printf(”该车应缴费用为％d\n",Fee);〃计费完毕p--; //从暂存栈进入停车场栈，并且在便道上的第一辆车开始进入停车场栈 while(!StackEmpty(S))// 只要暂存栈不空 { Pop(S,e); Push(parki ng,e);〃从暂存栈进入停车场栈P++；} //在便道上的第一辆车开始进入停车场站栈，并且应输入进停车场栈 时间和在停车场站的位置 if(!QueueEmpty(road)) {DeQueue(road,e); temp=e.car_ID; printf(”车辆%d出便道进停车场，请输入进停车场时间\n",temp); scanf("%d",&e.time); Push(parking,e); } p++;} else printf(" 便道现已没车辆！ \n"); } } void main() SqStack parking; SqStack S; LinkQueue road; InitStack(parking); InitStack （S ）; InitQueue （road ）; int i=0; int a=0;// 显示在便道上的位置 int p=0;// 显示在停车场上的位置 car_info car[100];// 用以存放每辆车的数据 printf （" 举例说明本程序用法： \n 如果输入 A 1 12,表示牌照号为 1的车辆到达时间为 12！ \n"）; printf （" 如果输入为 D 1 12,表示牌照号为 1的车辆离开停车场，离开时间为 12！\n"）; printf （" 如果下班请输入 E 0 0\n"）; while(1) { i++; printf(" 请输入车辆进出情况： \n"); scanf("%c %d %d",&car[i].AD,&car[i].car_ID,&car[i].time); char c; c=car[i].AD; ArriveF(parking,road,car[i],p,a); c=getchar();} DepartF(parking,road,S,car[i],p,a); c=getchar(); } else if(c=='E') { printf(" 下班时间，回家吃饭！ ！ \n"); break; } else { printf （" 输入有误！！请重新输入！ ！\n"）; c=getchar （）; // ******* 主函数 *-*-*-*-*-*-// if(c=='A'){//*-*-*-*** *********** ** ********** 若车辆到达 else if(c=='D'){//-*-*-*-*-* ******** 若车辆离开 * ** * * * ** *