数据结构报告 停车场问题.docx

1、数据结构报告 停车场问题 问题描述：停车场管理问题问题描述 设有一个可以停放n辆汽车的狭长停车场，它只有一个大门可以供车辆进出。车辆按到达停车场时间的早晚依次从停车场最里面向大门口处停放(最先到达的第一辆车放在停车场的最里面)。如果停车场已放满n辆车，则后来的车辆只能在停车场大门外的便道上等待，一旦停车场内有车开走，则排在便道上的第一辆车就进入停车场。停车场内如有某辆车要开走，在它之后进入停车场的车都必须先退出停车场为它让路，待其开出停车场后，这些车辆再依原来的次序进场。每辆车在离开停车场时，都应根据它在停车场内停留的时间长短交费。如果停留在便道上的车未进停车场就要离去，允许其离去，不收停车费

2、，并且仍然保持在便道上等待的车辆的次序。编制一程序模拟该停车场的管理。实现要求 要求程序输出每辆车到达后的停车位置(停车场或便道上)，以及某辆车离开停车场时应交纳的费用和它在停车场内停留的时间。实现提示 汽车的模拟输入信息格式可以是：(到达离去，汽车牌照号码，到达离去的时刻)。例如，(A，1，5)表示1号牌照车在5这个时刻到达，而(D，5，20)表示5号牌照车在20这个时刻离去。整个程序可以在输入信息为(E，0，0)时结束。本题可用栈和队列来实现。 设计： 数据结构设计和核心算法设计描述；停车场管理系统是充分利用数据结构中栈和队列的思想实现的，栈是一种只能在叫做栈的一段进行进栈或者出栈操作的线

3、性数据结构。栈的主要特点是”后进先出”，即后进栈的元素先处理。停车场的容量即为栈的存储空间，停车场的车辆的停靠是无秩序的，因此采用链式存储的方式更适合，也方便车辆的调度。队列是限定仅能在表的一端进行插入，在表的另一端进行删除的线性表。队列中可以插入的一端称为队尾，可以删除的一端称为队首。把一个元素插入队列中的操作为进队，队列中删除一个元素的操作为出队。队列存取操作符合：先进先出。停车场的车辆到达停车和车辆的离开的管理方式就是采用队列的“先进先出”的移动的思想。停车场的入口就是队列的队首，停车场的出口就是队列的队尾。 主控及功能模块层次结构；2.1设定栈的抽象数据类型定义为：ADT stack数

4、据对象：D=ai|aicharset, i=1,2,n,n0数据关系：R1=|ai-1,aiD,i=2,n基本操作：initstack(&S, n)操作结果：构造一个空栈S,该栈可存放n个元素。push(&S, e)初始条件：栈S已存在。操作结果：在栈S的栈顶插入新的栈顶元素e。pop(&S, &e)初始条件：栈S已存在。操作结果：删除S的栈顶元素，并以e返回其值。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。StackLength(&S)初始条件：栈S已存在。操作结果：返回栈S的长度。Sta

5、ckEmpty(&S)初始条件：栈S已存在。操作结果：若S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE。GetTop(S, &e)初始条件：栈S已存在。操作结果：若栈S不空，则以e返回栈顶元素。StackTraverse(S, visit()初始条件：栈S已存在。操作结果：从栈底到栈顶依次对S中的每个元素调用函数visit()。ADT stack2.2 设定队列的抽象数据类型定义为：ADT Queue数据对象：D=ai|aiElemSet, i=1,2,n,n0数据关系：R1=|ai-1,aiD,i=2,n基本操作：InitQueue(&Q)操作结果：构造一个空队列Q。DestroyQueue(

6、&Q)初始条件：队列Q已存在。操作结果：队列Q被销毁，不再存在。ClearQueue(&Q)初始条件：队列Q已存在。操作结果：将Q清为空队列。QueueEmpty(&Q)初始条件：队列Q已存在。操作结果：若Q为空队列，则返回TRUE，否则返回FALSE。QueueLength(Q)初始条件：队列Q已存在。操作结果：返回Q的元素个数，即队列的长度。GetHead(Q, &e)初始条件：Q为非空队列。操作结果：用e返回Q的队头元素。EnQueue(&Q, e)初始条件：队列Q已存在。操作结果：插入元素e为Q的新的队尾元素。DeQueue(&Q, &e)初始条件：Q为非空队列。操作结果：删除Q的队头

7、元素，并用e返回其值。QueueTraverse(Q, visit()初始条件：Q已存在且非空。操作结果：从队头到队尾，依次对Q的每个数据元素调用函数visit()。一旦visit()失败，则操作失败。ADT Queue2.3详细设计车辆信息类型typedef struct nodeint passport; /存储车辆牌照信息int time; /存储进场时间信息node;2栈类型（停车场）typedef struct stack /定义停车场栈类型 node *base; node *top; int stacksize;stack;void initstack(stack &S,int

8、n) /构造空栈 S.base=(node *)malloc(n*sizeof(node); S.top=S.base; S.stacksize=n;void push(stack &S,node e) /入栈函数 if(S.top-S.base)=S.stacksize)EnQueue(Q,e); /如果栈满则调用入队函数 else S.top-passport=e.passport; S.top-time=e.time; S.top+; void wait(stack &S) if(S.top-S.base)=(S.stacksize-1)&count!=0) node temp; DeQ

9、ueue(Q,temp); temp.time=times; push(S,temp); int pop(stack &S,node &e) /出栈函数 if(S.top=S.base)return ERROR; /如果栈空则返回ERROR -S.top; e.passport=S.top-passport; e.time=S.top-time; return OK;3队列类型（便道）typedef struct Qnode /定义便道队列类型 node Qdata; struct Qnode *next;Qnode;typedef struct Qnode *front; Qnode *re

10、ar;LinkQueue;void EnQueue(LinkQueue &Q,node e) /入队函数 Qnode *q; q=(Qnode *)malloc(sizeof(Qnode); q-Qdata.passport=e.passport; q-Qdata.time=e.time; q-next=NULL; if(count=0)Q.front=q;count+; /若创建节点前队空，头指针指向节点 Q.rear-next=q; Q.rear=q;void DeQueue(LinkQueue &Q,node &e) /出队函数 if(Q.rear=NULL) else e.passpo

11、rt=Q.front-Qdata.passport; e.time=Q.front-Qdata.time; Q.front=Q.front-next; if(Q.front=NULL)Q.rear=Q.front;count=0; 4全局变量及编译预处理语句#define ERROR 0#define OK 1#define NULL 0int count=0; /队列是否为空的标志int times;stack s,temp; /初始化栈LinkQueue Q; /初始化队列5主函数及其他函数的算法void main() int n,exit; float money; char info;

12、 int pass; Q.front=NULL; Q.rear=(Qnode *)malloc(sizeof(Qnode); Q.rear-next=Q.rear; printf(停车场容量:); scanf(%d,&n); initstack(s,n); initstack(temp,n); printf(停车场费率(元/小时):); scanf(%f,&money); while(exit!=OK) printf(n请选择车辆状态n1到达 2离去 3结束:); getchar(); scanf(%c,&info); printf(请输入车辆牌照:); scanf(%d,&pass); if

13、(info=1|info=3)printf(请输入进场时间:); if(info=2)printf(请输入离场时间:); scanf(%d,×); if(info=3)exit=OK; else if(info=1) int i,j; node a; a.passport=pass; a.time=times; push(s,a); for(i=1;inext; j+; printf(停车位置(便道):%dn,j); else if(info=2) node d; int tp,counter=0; do counter+; tp=pop(s,d); while(tp!=ERROR)

14、 if(d.passport=pass) float m; m=-(times-d.time)*money; printf(停留时间:%d 需交费:%fn,-(times-d.time)*(-1),m*(-1); while(temp.base!=temp.top) pop(temp,d); push(s,d); wait(s); d.passport=9999; tp=ERROR; else push(temp,d); d.passport=0; tp=ERROR; while(d.passport=0|countern); else if(info!=1&info!=2&info!=3)

15、主要功能模块的输入、处理(算法框架描述)和输出； 功能模块之间的调用与被调用关系等。（1）输入车辆数据：1为到达，2为离去，3为结束程序。（2）接着输入车辆的牌照信息（3）若为到达的车辆，输入进场信息，若为离去的车辆，输入离场信息。（4）若车辆到达，可得到车辆的停放位置信息，若车辆离去，可得到车辆的停放时间（在便道上的停放时间除外），以及应该交纳的费用。（5）本程序不断循环要求输入车辆信息，直到输入的车辆数据为E时，程序结束。 测试： 测试范例，测试结果，测试结果的分析与讨论，测试过程中遇到的主要问题及所采用的解决措施。测试数据：设n=2输入数据：2输出：停车场容量:2停车场费率:6A，1，5

16、 停车位置(停车场内):1A，2，10 停车位置(停车场内):2D，1，15 停留时间:10 需交费:60.00A，3，20 停车位置(停车场内):2A，4，25 停车位置(便道):1A，5，30 停车位置(便道):2D，2，35 停留时间:25 需交费:150.00D，4，40 停留时间:5 需交费:30.00E，0，04.运行结果（1）进入停车场(2)离开停车场(3)等待停车5.程序源代码#include #include #define ERROR 0#define OK 1#define NULL 0typedef struct node /定义车辆信息数据结构 int passpor

17、t; /存储车辆牌照信息 int time; /存储进场时间信息node;typedef struct stack /定义停车场栈类型 node *base; node *top; int stacksize;stack;typedef struct Qnode /定义便道队列类型 node Qdata; struct Qnode *next;Qnode;typedef struct Qnode *front; Qnode *rear;LinkQueue;int count=0; /队列是否为空的标志int times;stack s,temp; /初始化栈LinkQueue Q; /初始化队

18、列void initstack(stack &S,int n) /构造空栈 S.base=(node *)malloc(n*sizeof(node); S.top=S.base; S.stacksize=n;void EnQueue(LinkQueue &Q,node e); /入队函数void DeQueue(LinkQueue &Q,node &e); /出队函数void push(stack &S,node e) /入栈函数 if(S.top-S.base)=S.stacksize)EnQueue(Q,e); /如果栈满则调用入队函数 else S.top-passport=e.pass

19、port; S.top-time=e.time; S.top+; int pop(stack &S,node &e) /出栈函数 if(S.top=S.base)return ERROR; /如果栈空则返回ERROR -S.top; e.passport=S.top-passport; e.time=S.top-time; return OK;void wait(stack &S) if(S.top-S.base)=(S.stacksize-1)&count!=0) node temp; DeQueue(Q,temp); temp.time=times; push(S,temp); void

20、EnQueue(LinkQueue &Q,node e) /入队函数 Qnode *q; q=(Qnode *)malloc(sizeof(Qnode); q-Qdata.passport=e.passport; q-Qdata.time=e.time; q-next=NULL; if(count=0)Q.front=q;count+; /若创建节点前队空，头指针指向节点 Q.rear-next=q; Q.rear=q;void DeQueue(LinkQueue &Q,node &e) /出队函数 if(Q.rear=NULL) else e.passport=Q.front-Qdata.p

21、assport; e.time=Q.front-Qdata.time; Q.front=Q.front-next; if(Q.front=NULL)Q.rear=Q.front;count=0; void main() int n,exit; float money; char info; int pass; Q.front=NULL; Q.rear=(Qnode *)malloc(sizeof(Qnode); Q.rear-next=Q.rear; printf(停车场容量:); scanf(%d,&n); initstack(s,n); initstack(temp,n); printf(

22、停车场费率(元/小时):); scanf(%f,&money); while(exit!=OK) printf(n请选择车辆状态n1到达 2离去 3结束:); scanf(%c,&info); printf(请输入车辆牌照:); scanf(%d,&pass); if(info=1|info=3)printf(请输入进场时间:); if(info=2)printf(请输入离场时间:); scanf(%d,×); if(info=3)exit=OK; else if(info=1) int i,j; node a; a.passport=pass; a.time=times; push

23、(s,a); for(i=1;inext; j+; printf(停车位置(便道):%dn,j); else if(info=2) node d; int tp,counter=0; do counter+; tp=pop(s,d); while(tp!=ERROR) if(d.passport=pass) float m; m=(times-d.time)*money; printf(停留时间:%d 需交费:%fn,times-d.time,m); while(temp.base!=temp.top) pop(temp,d); push(s,d); wait(s); d.passport=9

24、999; tp=ERROR; else push(temp,d); d.passport=0; tp=ERROR; while(d.passport=0|countern); else if(info!=1&info!=2&info!=3) 6.心得体会（1）一开始在调试程序时遇到了内存错误，经过调试，找到了引起内存错误的原因：即在建立队头指针与队尾指针时没有对指针进行初始化(没有为指针动态分配空间)。问题得到解决。 （2）在Wait函数中的If语句处，一开始的算法有些问题，导致实现的功能与设想的有出入，无法得到正确的结果。 （3）本程序中：车辆到达,离去时的时间复杂度均为：O(n)。本程序空间复杂度为：O(n)。 （4）在本次课程设计中不仅加深了对栈和队列等数据结构的理解和掌握，同时一定程度上提高了自己程序设计和阅读程序的能力。本次课程设计提高了我们的专业知识，使自己所学的内容运用到实际中来，也增强了实际操作能力，为以后的工作学习提供了一个良好的铺垫。