数据结构——队列（银行叫号系统）

一、实验目的

（1）掌握队列的链式存储结构

（2）掌握队列的基本操作，并能进行应用实践

（3）使用C/C++语言和队列实现”银行叫号系统“专题

二、实验任务

设计一个控制台程序，模拟银行排队业务，要求实现功能：

（1）输出程序界面，提示客户输入银行窗口数量和开放窗口时间

（2）客户随机时间进入银行，程序在事件表中记录客户进入时间和离开时间，并将客户排入窗口队列，办理完业务后退出队列
（3）窗口开放时间结束，客户停止进入银行，直到所有客户退出队列之后计算出客户的平均服务时间

三、实验代码

1.事件列表
1）定义事件结点

typedef struct Event//定义事件结点
{int occurTime;//发生时刻int type;//事件类型：0表示顾客到达；1~N表示顾客从N号窗口离开struct Event *next;
}Event,*EventList;

2）初始化事件链表

int InitList(EventList* pList)//初始化事件链表
{*pList=(Event*)malloc(sizeof(Event));if(*pList==NULL){printf("分配内存失败\n");exit(-1);}(*pList)->next=NULL;return OK;
}

3）插入元素

int OrderInsert(EventList pList,Event sEvent)//插入元素
{Event *pAfter,*pBefore;//临时变量，用于在链表中插入结点pAfter=pList;pBefore=pList->next;while(pAfter!=NULL && sEvent.occurTime>pAfter->occurTime)//比较事件发生的时间{pBefore=pAfter;pAfter=pAfter->next;}pBefore->next=(Event*)malloc(sizeof(Event));//创建一个新的结点，挂在Before和After两个结点中间pBefore->next->occurTime=sEvent.occurTime;//对新结点赋值pBefore->next->type=sEvent.type;pBefore->next->next=pAfter;return OK;
}

4）判断链表是否为空

int EmptyList(EventList pList)//判断链表是否为空
{if(pList->next==NULL)return TRUE;elsereturn FALSE;
}

5）删除首结点

int DelFirst(EventList pList,Event *pEvent)//删除首结点
{Event *pTmp;if(EmptyList(pList)){printf("链表为空");return ERROR;}else {pTmp=pList->next;//删除链表首结点pList->next=pTmp->next;*pEvent=*pTmp;//保存数值free(pTmp);//释放内存return OK;}
}

6）遍历链表

int ListTraverse(EventList pList)//遍历链表
{Event *pTmp;pTmp=pList;while(pTmp->next!=NULL){pTmp=pTmp->next;if(pTmp->type==0)printf("第%d分钟，下一名客户即将到来。\n",pTmp->occurTime);elseprintf("第%d分钟，%d号窗口的客户即将离开。\n",pTmp->occurTime,pTmp->type);}printf("\n");return OK;
}

2.链式队列
1）定义链式队列数据结构

typedef struct QElemType{//定义链式队列数据结构int arriveTime;//到达时间int duration;//持续时间struct QElemType *next;
}QElemType;
typedef struct LinkedQueue{QElemType *front;//头指针QElemType *rear;//尾指针
}LinkedQueue;

2）初始化队列

int InitQueue(LinkedQueue *pQueue)//初始化队列
{pQueue->front=pQueue->rear=(QElemType*)malloc(sizeof(QElemType));//分配内存if(pQueue->front==NULL){printf("分配内存失败\n");exit(-1);}pQueue->front->next=NULL;return OK;
}

3）判断链表是否为空

int EmptyQueue(LinkedQueue *pQueue)//判断链表是否为空
{if(pQueue->front==pQueue->rear)return TRUE;else return FALSE;
}

4）首结点出队

int DelQueue(LinkedQueue *pQueue,QElemType *pQElem)//首结点出队
{QElemType *pTmp;//临时结点指针if(EmptyQueue(pQueue)){printf("队列为空，不能继续出队列\n");return ERROR;}else {//指向首结点后一个元素，并复制给pQElempTmp=pQueue->front->next;*pQElem=*pTmp;pQueue->front->next=pTmp->next;//删除这个结点if(pQueue->rear==pTmp)pQueue->rear=pQueue->front;free(pTmp);return OK;}
}

5）结点入队

int EnQueue(LinkedQueue *pQueue,QElemType sQElem)//结点入队
{QElemType *pTmp;//临时结点指针pTmp=(QElemType*)malloc(sizeof(QElemType));if(pTmp==NULL){printf("内存分配失败\n");exit(-1);}else {//尾结点指向新入队的元素*pTmp=sQElem;pTmp->next=NULL;pQueue->rear->next=pTmp;pQueue->rear=pTmp;}return OK;
}

6）获取队列长度

int QueueLength(LinkedQueue *pQueue)//获取队列长度
{QElemType *pTmp;//临时结点指针int count=0;//遍历链表，统计结点数pTmp=pQueue->front->next;//队列第一个结点while(pTmp!=NULL){count++;pTmp=pTmp->next;}return count;
}

7）获取队列首结点

int GetHead(LinkedQueue *pQueue,QElemType *pQElem)//获取队列首结点
{if(EmptyQueue(pQueue)){printf("队列为空");return ERROR;}*pQElem=*(pQueue->front->next);return OK;
}

8）遍历队列

int QueueTraverse(LinkedQueue *pQueue)//遍历队列
{QElemType *pTmp;//临时结点指针if(EmptyQueue(pQueue)){printf("队列为空\n");return ERROR;}pTmp=pQueue->front->next;//队列第一个结点while(pTmp!=NULL){printf(">[到达时刻：第%d分钟，服务时长：%d分钟]\n",pTmp->arriveTime,pTmp->duration);pTmp=pTmp->next;}printf("\n");return OK;
}

3.主要业务功能
1）定义全局变量

#define MAXSIZE 20//银行服务窗口最大数量
int gWindowsNum;//银行服务窗口数
int gCustomerNum;//客户总人数
int gTotalTime;//总服务时间
int gCloseTime;//银行关闭时间
EventList gEventList;//事件列表
Event gEvent;//事件
LinkedQueue gQueue[MAXSIZE];//队列数组
QElemType gCustomer;//队列结点

2）初始化数据

void Initialize( )//初始化数据
{int i;gTotalTime=0;gCustomerNum=0;InitList(&gEventList);//初始化事件列表printf("请输入银行服务窗口个数(1~20):");//服务窗口个数scanf("%d",&gWindowsNum);while (gWindowsNum<1 || gWindowsNum>MAXSIZE){printf("请输入1到%d之间的整数：",MAXSIZE);scanf("%d",&gWindowsNum);}printf("\n请输入服务关闭时间（超过这个时间就不在接纳新顾客）（单位：分钟）：");//服务关闭时间scanf("%d",&gCloseTime);while(gCloseTime<1){printf("请输入大于零的整数:");scanf("%d",&gCloseTime);}for(i=0;i<gWindowsNum;i++)//为每个窗口建立一个空队列{InitQueue(&gQueue[i]);}
}

3）处理客户到达事件

int ShortestQueue( );void CustomerArrived()//处理客户到达事件
{QElemType sQElem;Event sEvent;int index;//排队人数最少的窗口编号int arrivetime;//客户到达时间int duration;//业务办理时间printf("当前时刻：第%d分钟\n", gEvent.occurTime);//顾客到达的时间，在上一位顾客之后1~5分钟arrivetime = gEvent.occurTime+ rand() % 5 + 1;duration = rand() % 21 + 10;//办理业务时间为10~30分钟if (arrivetime < gCloseTime)//服务尚未关闭{gCustomerNum++;//新顾客到达事件sEvent.occurTime = arrivetime;sEvent.type = 0;OrderInsert(gEventList, sEvent);//顾客进入人数最少的窗口排队sQElem.arriveTime = gEvent.occurTime;//入队时刻sQElem.duration = duration;//办理业务时间index = ShortestQueue();EnQueue(&gQueue[index], sQElem);//入列//如果恰好排在了队首，预定离开事件if (QueueLength(&gQueue[index]) == 1){//记录顾客从第index+1号号窗口离开（因为索引从0开始）sEvent.occurTime =gEvent.occurTime + duration;sEvent.type = index + 1;OrderInsert(gEventList, sEvent);}}else//银行排队服务关闭，不再接受新客户printf("\n排队服务以关闭，不再接受新客户！\n");
}

4）处理顾客离开事件

void CustomerLeaved( )//处理顾客离开事件
{Event sEvent;int index=gEvent.type-1;//队列编号为窗口编号-1DelQueue(&gQueue[index],&gCustomer);//删除队首结点printf("\n顾客离开时间：第%d分钟。",gEvent.occurTime);gTotalTime+=gCustomer.duration;//记录服务时间//如果队列不为空，则预定下一位顾客从第index+1号窗口离开if(!EmptyQueue(&gQueue[index])){GetHead(&gQueue[index],&gCustomer);//获得下一位顾客//记录离开事件sEvent.occurTime=gEvent.occurTime+gCustomer.duration;sEvent.type=index+1;OrderInsert(gEventList,sEvent);}
}

5）获取最短队列的编号

int ShortestQueue( )//获取最短队列的编号
{int i=0;int min=9999;//最短队列的长度int index=-1;//最短队列的编号int length=0;//遍历各个窗口，比较哪个窗口排队的人最少for(i=0;i<gWindowsNum;i++){length=QueueLength(&gQueue[i]);if(min>length){min=length;index=i;}}return index;
}

6）显示当前窗口队列

void PrintQueue( )//显示当前窗口队列
{int i;printf("\n窗口排队状态：\n");for(i=0;i<gWindowsNum;i++){printf("%d号窗口：\n",i+1);QueueTraverse(&gQueue[i]);}printf("\n");
}

7）显示当前时间表

void PrintEventList( )//显示当前时间表
{printf("\n事件表状态：\n");ListTraverse(gEventList);
}

8）银行排队模拟

void BankSimulation( )//银行排队模拟
{//随机数发生器，用于模拟随机客户排队事件//根据当前系统时间初始化随机种子srand( (unsigned)time(NULL));//准备开业Initialize( );//第一个顾客到来gEvent.occurTime=0;gEvent.type=0;OrderInsert(gEventList,gEvent);//处理排队列表while(!EmptyList(gEventList)){DelFirst(gEventList,&gEvent);//处理顾客事件if(gEvent.type==0)CustomerArrived( );elseCustomerLeaved( );//显示当前事件列表，以及排队情况PrintEventList( );PrintQueue( );//暂停一会，便于观察输出内容system("PAUSE");printf("\n");}//平均服务时间printf("\n");printf("客户平均服务时间：%f分钟\n",(float)gTotalTime/gCustomerNum);system("PAUSE");
}

4.主函数入口

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OVERFLOW -2
int main( )//主函数入口
{BankSimulation( );return 0;
}

5.程序运行截图

**~~本蒟蒻发布的第一篇文章，贴代码不易，复制后别忘了点赞哦（@W@）！,蟹蟹啦！*

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