使用栈和队列实现的狭长停车场管理

1、情况说明：
（1）停车场结构为一条狭长的通道（可视为栈）。
（2）若停车场内车辆已经停满，后来的车需要在路边排队等待，库内有车出来才能入库（可视为队列）。
（3）使用A代表入库，D代表出库，车辆信息包括入库时间和车牌。

2、数据定义

#define M 3//车库能停几辆车，在这里定义
//-----------------///--------------------///--------------------//
typedef struct {int num;int ID;int arrivetime;
}carinformation;
//定义停车场的结构体
typedef struct parkinglot {carinformation stack[M];int top;
}carpark;//定义栈结构
//-----------------///--------------------///--------------------//
//--------------------///--------------------///--------------------//
typedef struct carnode {int num;int ID;int arrivetime;//struct node *next;
}qptr;
//定义外面狭长路的队列
typedef struct {qptr *front, *rear;
}carqueue;
//--------------------///--------------------///--------------------//

3、初始化栈和队列函数

carpark *initstack()
{carpark *T;T = (carpark *)malloc(sizeof(carpark));if (T == NULL){/*地址分配错误直接退出程序，不能继续了*/system("cls");printf("\n\n\t因为内存空间问题，导致程序出错！即将退出！\n\n");system("pause");exit(0);}T->top = -1;return T;
}
//初始化停车场
carqueue *initqueue()
{carqueue *L;L = (carqueue *)malloc(sizeof(carqueue));L->front = (carqueue *)malloc(sizeof(carqueue));if (L == NULL||L->front == NULL){/*地址分配错误直接退出程序，不能继续了*/system("cls");printf("\n\n\t因为内存空间问题，导致程序出错！即将退出！\n\n");system("pause");exit(0);}if (L->front == NULL);L->front->next = NULL;L->rear = L->front;return L;
}
//初始化路边停车位

4、算法实现
先上代码后解释：

/*
下面是整个程序的核心内容
主要实现了进入车库和路边等待的调用
两个表的地址需要传过来
车库表和路边队列表；
carinter(char _array, int num, int time,carpark *P,carqueue *L)
carinter(进库还是出库char A/D ,车牌号int , 到达时间int ,carpark *P 车库表 ,carqueue *L 路边表)
*/
int carinter(char _array, int num, int time,carpark *P,carqueue *L)
{if (_array == 'A'){if (parkfull(P) == 1){int temp;//这里写车库满后进入队列的codeprintf("\t车牌为：%d的车辆，已进入路边等待！\n\n",num);temp = carroadsaid(time, num, L);if (temp == 0){/*地址分配错误直接退出程序，不能继续了*/system("cls");printf("\n\n\t因为内存空间问题，导致程序出错！即将退出！\n\n");system("pause");exit(0);}return 1;}else{int _top;printf("\t车牌为：%d的车辆，已进入车库！\n\n",num);_top = ++P->top;P->stack[_top].arrivetime = time;P->stack[_top].ID = num;P->stack[_top].num = internum++;return 1;}}else if (_array == 'D'){//这里是出库codeoutparking(num, time, P, L);return 2;//返回2，不清楚是否成功，只是返回一个数，错误在函数内判断}else//读取的char是个非法值，所以返回错误{return 0;}
}

解释：
（1）函数调用方法为：
carinter(char _array, int num, int time,carpark *P,carqueue *L)
第一个参数char _array为车辆是进入还是出去，第二个参数num是车牌号，第三个time是到达/离去时间（假设为int），后面两个参数为栈表和队列表的地址。
（2）首先判断_array是 A 入库还是 D 出库。如果为入库，就再接一个IF判断函数用于判出库是否已满（栈是否满），车满判断函数如下：

int parkfull(carpark *P)
{if (P->top == M - 1)return 1;elsereturn 0;
}
//车满判断

如果车位没有满，就执行上面入库核心代码else里面的函数直接执行入栈操作。ps：车满是if内的，未满写在了else里面。
（3）对于库满的操作：
调用入队操作函数，carroadsaid()，参数明白撒~

/*
路边等待队列分配
carroadsaid(int time, int ID, carqueue *L)
carroadsaid(时间, 车牌, carqueue *L 队列表)
*/
int carroadsaid(int time, int ID, carqueue *L)
{qptr *T;T = (qptr *)malloc(sizeof(qptr));if (T == NULL) return 0;//地址分配失败，返回失败T->num = outsidenum++;T->ID = ID;T->arrivetime = time;T->next = NULL;L->rear->next = T;L->rear = T;return 1;
}

4、出库运算：

/*
这里是出库的核心函数
具体使用如下：
通过ID（车牌）寻找库内ID（车牌），如果不位于库顶（栈顶），就转移前方车辆至临时路边等待
出库后，计算停车时间，并将外面临时等待的车重新放入车库
如果入库后仍有空位，就将外面的等待队列添加进库，直到库满（栈满）
outparking(int ID, int time, carpark *P, carqueue *L)
outparking(车牌ID, 出库时间int , carpark *P 库表, carqueue *L 队列表)
*/
int outparking(int ID, int time, carpark *P, carqueue *L)
{int down = M-1;while (down >= 0){if (P->stack[down].ID == ID)//找到位置{if (down == P->top)//车在最外面{//这里是车在最外面的codeprintf("\t\n车牌为%d的，已出库！停车时间：%d，请按标准收费！\n\n", P->stack[down].ID, time - P->stack[down].arrivetime);P->stack[down].ID = P->stack[down].arrivetime = P->stack[down].num = -1;//清空位置--internum;//库内记数减一个--P->top;while (parkfull(P) == 0)//出库后再看有空位没有{//有空位就把等待队列的第一个放进来，且重新输入进入时间//出队操作int _time;qptr *temp;if (L->front == L->rear || L->front->next == NULL) return 0;//队列是空的，直接返回就好temp = L->front->next;P->stack[++P->top].num = internum++;P->stack[P->top].ID = temp->ID;printf("\t\t\n\n车库有空位，请输入队列此车(车牌为：%d)当前入库时间：", temp->ID);scanf("%d", &_time);P->stack[P->top].arrivetime = _time;printf("\n\t此车已在队列中等待：%d time,现已进入车库！\n\n", _time - temp->arrivetime);/*调整队头指针位置，并释放内存空间*/L->front->next = temp->next;if (L->rear == temp) L->rear = temp;//对于队列只剩一个数据时的队头调整outsidenum--;free(temp);}//outqueue(ID, time, P, L);//库空填充函数return 1;}else {//这里是车不在最外的code//down变量就是当前找到的位置，已经是数组了，不用减1carpark *temp;int x;temp = initstack();//初始化临时停车场P->top = down;//P表的top现在直接调整到找到元素那里for (x=M-1; x >down; x--){temp->stack[++temp->top].ID = P->stack[x].ID;temp->stack[temp->top].arrivetime = P->stack[x].arrivetime;temp->stack[temp->top].num = P->stack[x].num;}//往临时停车场停车printf("\t\n车牌为%d的，已出库！停车时间：%d，请按标准收费！\n\n", P->stack[down].ID, time - P->stack[down].arrivetime);//P->stack[down].ID = P->stack[down].arrivetime = P->stack[down].num = -1;//清空位置--internum;//库内记数减一个--P->top;//移动top指针while (temp->top >= 0){if (temp->stack[temp->top].num != -1) //判断是否已经取到原栈高度，也就是不用复制-1值过来，要不然top位置会错位{P->stack[++P->top].ID = temp->stack[temp->top].ID;P->stack[P->top].arrivetime = temp->stack[temp->top].arrivetime;P->stack[P->top].num = temp->stack[temp->top].num;temp->top--;//temp表top位置改变//P->top++;//P表top位置改变}else{break;//顶上是空不再复制过来}}//重新放回车库for (x = P->top+1; x < M; x++)P->stack[x].arrivetime = P->stack[x].ID = P->stack[x].num = -1;//向上清空车库/*这里应该还要判断车库有空位，所以放上面的代码过来要改成单独的函数，要不然太长了不具有独立性===========================================================================int _num, _time;qptr *temp;if (L->front == L->rear || L->front->next == NULL) return 0;//队列是空的，直接返回就好temp = L->front->next;P->stack[++P->top].num = internum++;P->stack[P->top].ID = temp->ID;printf("\t\t\n\n车库有空位，请输入队列此车(车牌为：%d)当前入库时间：", temp->ID);scanf("%d", &_time);P->stack[P->top].arrivetime = _time;printf("\n\t此车已在队列中等待：%d time,现已进入车库！\n\n", _time - temp->arrivetime);//调整队头指针位置，并释放内存空间L->front->next = temp->next;if (L->rear == temp) L->rear = temp;//对于队列只剩一个数据时的队头调整free(temp);===========================================================================*///outqueue(ID, time, P, L);//库空填充函数（已弃）while (parkfull(P) == 0)//出库后再看有空位没有{//有空位就把等待队列的第一个放进来，且重新输入进入时间//出队操作int _time;qptr *temp;if (L->front == L->rear || L->front->next == NULL) return 0;//队列是空的，直接返回就好temp = L->front->next;P->stack[++P->top].num = internum++;P->stack[P->top].ID = temp->ID;printf("\t\t\n\n车库有空位，请输入队列此车(车牌为：%d)当前入库时间：", temp->ID);scanf("%d", &_time);P->stack[P->top].arrivetime = _time;printf("\n\t此车已在队列中等待：%d time,现已进入车库！\n\n", _time - temp->arrivetime);/*调整队头指针位置，并释放内存空间*/L->front->next = temp->next;if (L->rear == temp) L->rear = temp;//对于队列只剩一个数据时的队头调整outsidenum--;free(temp);}break;}}down--;//下个比较位置}return 2;
}

5、总览：

主函数main.c：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "mainhead.h"
main()
{system("color 70");char arr;char arrtemp;int ID,timee;carpark *P;//停车场carqueue *L;//路边/**************初始化**************/L= initqueue();P = initstack();/**************初始化**************//*欢迎信息*/printf("\n\n");printf("\t--------        欢迎使用停车场管理系统       ---------\n");printf("\t--------Welcome to parking management system!---------\n");printf("\n\n");do{printf("格式：入库/出库（A/D），车牌，入库时间/出库时间\t输入T退出，输C查看当前状态！\n请输入：");scanf("%c,%d,%d", &arr, &ID, &timee);if (arr == 'A' || arr == 'D'){carinter(arr, ID, timee, P, L);arrtemp = getchar();fflush(stdin);}else if (arr == 'T'){exit(0);}else  if (arr == 'C'){arrtemp = getchar();fflush(stdin);printf("\n\n库内有：%d，库外等待车辆为：%d\n\n", P->top + 1, check());}else{system("cls");printf("\n\n程序错误的读取了一个字符，导致不能运行，请重新启动！\n\n");system("pause");}} while (arr!='\n');system("cls");printf("\n\n程序错误的读取了一个字符，导致不能运行，请重新启动！\n\n");system("pause");/*2017年4月1日00:02:56bug report有bug产生，导致错误输出循环输出了3遍*//*2017年4月2日14:27:27bugscanf那里会不明误读，暂时没有解决方案，后序再改*//*carinter('A', 1, 5, P, L);//上面车库已满,入库没问题，开始试库外队列carinter('A', 10, 5, P, L);carinter('D', 9, 20, P, L);system("pause");*/
}

头文件mainhead.h：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define M 3//车库能停10辆
static int internum = 0;//总计进入车库的车数辆
static int outsidenum = 0;//总计还在外面的车辆数
//-----------------///--------------------///--------------------//
typedef struct {int num;int ID;int arrivetime;
}carinformation;
//定义停车场的结构体
typedef struct parkinglot {carinformation stack[M];int top;
}carpark;
//-----------------///--------------------///--------------------//
//--------------------///--------------------///--------------------//
typedef struct carnode {int num;int ID;int arrivetime;//struct node *next;
}qptr;
//定义外面狭长路的队列
typedef struct {qptr *front, *rear;
}carqueue;
//--------------------///--------------------///--------------------//carpark *initstack()
{carpark *T;T = (carpark *)malloc(sizeof(carpark));if (T == NULL){/*地址分配错误直接退出程序，不能继续了*/system("cls");printf("\n\n\t因为内存空间问题，导致程序出错！即将退出！\n\n");system("pause");exit(0);}T->top = -1;return T;
}
//初始化停车场
carqueue *initqueue()
{carqueue *L;L = (carqueue *)malloc(sizeof(carqueue));L->front = (carqueue *)malloc(sizeof(carqueue));if (L == NULL||L->front == NULL){/*地址分配错误直接退出程序，不能继续了*/system("cls");printf("\n\n\t因为内存空间问题，导致程序出错！即将退出！\n\n");system("pause");exit(0);}if (L->front == NULL);L->front->next = NULL;L->rear = L->front;return L;
}
//初始化路边停车位
int parkfull(carpark *P)
{if (P->top == M - 1)return 1;elsereturn 0;
}
//车满判断/*
下面是整个程序的核心内容
主要实现了进入车库和路边等待的调用
两个表的地址需要传过来
车库表和路边队列表；
carinter(char _array, int num, int time,carpark *P,carqueue *L)
carinter(进库还是出库char A/D ,车牌号int , 到达时间int ,carpark *P 车库表 ,carqueue *L 路边表)
*/
int carinter(char _array, int num, int time,carpark *P,carqueue *L)
{if (_array == 'A'){if (parkfull(P) == 1){int temp;//这里写车库满后进入队列的codeprintf("\t车牌为：%d的车辆，已进入路边等待！\n\n",num);temp = carroadsaid(time, num, L);if (temp == 0){/*地址分配错误直接退出程序，不能继续了*/system("cls");printf("\n\n\t因为内存空间问题，导致程序出错！即将退出！\n\n");system("pause");exit(0);}return 1;}else{int _top;printf("\t车牌为：%d的车辆，已进入车库！\n\n",num);_top = ++P->top;P->stack[_top].arrivetime = time;P->stack[_top].ID = num;P->stack[_top].num = internum++;return 1;}}else if (_array == 'D'){//这里是出库codeoutparking(num, time, P, L);return 2;//返回2，不清楚是否成功，只是返回一个数，错误在函数内判断}else//读取的char是个非法值，所以返回错误{return 0;}
}/*
路边等待队列分配
carroadsaid(int time, int ID, carqueue *L)
carroadsaid(时间, 车牌, carqueue *L 队列表)
*/
int carroadsaid(int time, int ID, carqueue *L)
{qptr *T;T = (qptr *)malloc(sizeof(qptr));if (T == NULL) return 0;//地址分配失败，返回失败T->num = outsidenum++;T->ID = ID;T->arrivetime = time;T->next = NULL;L->rear->next = T;L->rear = T;return 1;
}/*
这里是出库的核心函数
具体使用如下：
通过ID（车牌）寻找库内ID（车牌），如果不位于库顶（栈顶），就转移前方车辆至临时路边等待
出库后，计算停车时间，并将外面临时等待的车重新放入车库
如果入库后仍有空位，就将外面的等待队列添加进库，直到库满（栈满）
outparking(int ID, int time, carpark *P, carqueue *L)
outparking(车牌ID, 出库时间int , carpark *P 库表, carqueue *L 队列表)
*/
int outparking(int ID, int time, carpark *P, carqueue *L)
{int down = M-1;while (down >= 0){if (P->stack[down].ID == ID)//找到位置{if (down == P->top)//车在最外面{//这里是车在最外面的codeprintf("\t\n车牌为%d的，已出库！停车时间：%d，请按标准收费！\n\n", P->stack[down].ID, time - P->stack[down].arrivetime);P->stack[down].ID = P->stack[down].arrivetime = P->stack[down].num = -1;//清空位置--internum;//库内记数减一个--P->top;while (parkfull(P) == 0)//出库后再看有空位没有{//有空位就把等待队列的第一个放进来，且重新输入进入时间//出队操作int _time;qptr *temp;if (L->front == L->rear || L->front->next == NULL) return 0;//队列是空的，直接返回就好temp = L->front->next;P->stack[++P->top].num = internum++;P->stack[P->top].ID = temp->ID;printf("\t\t\n\n车库有空位，请输入队列此车(车牌为：%d)当前入库时间：", temp->ID);scanf("%d", &_time);P->stack[P->top].arrivetime = _time;printf("\n\t此车已在队列中等待：%d time,现已进入车库！\n\n", _time - temp->arrivetime);/*调整队头指针位置，并释放内存空间*/L->front->next = temp->next;if (L->rear == temp) L->rear = temp;//对于队列只剩一个数据时的队头调整outsidenum--;free(temp);}//outqueue(ID, time, P, L);//库空填充函数return 1;}else {//这里是车不在最外的code//down变量就是当前找到的位置，已经是数组了，不用减1carpark *temp;int x;temp = initstack();//初始化临时停车场P->top = down;//P表的top现在直接调整到找到元素那里for (x=M-1; x >down; x--){temp->stack[++temp->top].ID = P->stack[x].ID;temp->stack[temp->top].arrivetime = P->stack[x].arrivetime;temp->stack[temp->top].num = P->stack[x].num;}//往临时停车场停车printf("\t\n车牌为%d的，已出库！停车时间：%d，请按标准收费！\n\n", P->stack[down].ID, time - P->stack[down].arrivetime);//P->stack[down].ID = P->stack[down].arrivetime = P->stack[down].num = -1;//清空位置--internum;//库内记数减一个--P->top;//移动top指针while (temp->top >= 0){if (temp->stack[temp->top].num != -1) //判断是否已经取到原栈高度，也就是不用复制-1值过来，要不然top位置会错位{P->stack[++P->top].ID = temp->stack[temp->top].ID;P->stack[P->top].arrivetime = temp->stack[temp->top].arrivetime;P->stack[P->top].num = temp->stack[temp->top].num;temp->top--;//temp表top位置改变//P->top++;//P表top位置改变}else{break;//顶上是空不再复制过来}}//重新放回车库for (x = P->top+1; x < M; x++)P->stack[x].arrivetime = P->stack[x].ID = P->stack[x].num = -1;//向上清空车库/*这里应该还要判断车库有空位，所以放上面的代码过来要改成单独的函数，要不然太长了不具有独立性===========================================================================int _num, _time;qptr *temp;if (L->front == L->rear || L->front->next == NULL) return 0;//队列是空的，直接返回就好temp = L->front->next;P->stack[++P->top].num = internum++;P->stack[P->top].ID = temp->ID;printf("\t\t\n\n车库有空位，请输入队列此车(车牌为：%d)当前入库时间：", temp->ID);scanf("%d", &_time);P->stack[P->top].arrivetime = _time;printf("\n\t此车已在队列中等待：%d time,现已进入车库！\n\n", _time - temp->arrivetime);//调整队头指针位置，并释放内存空间L->front->next = temp->next;if (L->rear == temp) L->rear = temp;//对于队列只剩一个数据时的队头调整free(temp);===========================================================================*///outqueue(ID, time, P, L);//库空填充函数while (parkfull(P) == 0)//出库后再看有空位没有{//有空位就把等待队列的第一个放进来，且重新输入进入时间//出队操作int _time;qptr *temp;if (L->front == L->rear || L->front->next == NULL) return 0;//队列是空的，直接返回就好temp = L->front->next;P->stack[++P->top].num = internum++;P->stack[P->top].ID = temp->ID;printf("\t\t\n\n车库有空位，请输入队列此车(车牌为：%d)当前入库时间：", temp->ID);scanf("%d", &_time);P->stack[P->top].arrivetime = _time;printf("\n\t此车已在队列中等待：%d time,现已进入车库！\n\n", _time - temp->arrivetime);/*调整队头指针位置，并释放内存空间*/L->front->next = temp->next;if (L->rear == temp) L->rear = temp;//对于队列只剩一个数据时的队头调整outsidenum--;free(temp);}break;}}down--;//下个比较位置}return 2;
}
int check()//检查队列数量
{return outsidenum;
}

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