数据结构电梯模拟

1、.数 据 结 构课程实验报告 姓名：陈东学号：070612146目 录一、【实验目的】3二、【问题描述】3三、【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

2、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：CallUp0.3和CallDown1.4。电梯内的五个目标层按钮对应的变量为：CallCar0.4。（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（

3、Closed）、等待（Waiting）、移动（Moving）、减速（Decelerate）。（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

4、要20t每个人进出电梯均需要25t电梯加速需要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基本操作：PrintClientInfo(Client const &e,ClientStatus)操作结果：输出乘客信息。CreatClient(Client *&p)操作结果：生成新的乘客。Destory

5、Client(Client *&p)操作结果：该乘客离开系统。GoAbove(Client const &e)操作结果：判断该乘客是否去往高层。CInfloor(Client const &e)操作结果：返回乘客进入的楼层。CInTime(Client const &e)操作结果：返回乘客进入时间。COutfloor(Client const &e)操作结果：返回乘客进入时间。2、 乘客栈类型电梯内的乘客用乘客栈表示，去不同楼层的乘客放在不同的栈中。ADT Estack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基本操作：略。3、 等候队列类型在

6、电梯外等待的乘客用等待队列表示。每层各有两个等待队列，分别为上楼队列和下楼队列。与一般队列不同的是在基本操作中加入了放弃操作CGiveUp(WQueue &Q,int floor)。4、 电梯类型表示电梯的各个属性和所有动作。ADT Elevator数据对象：D=ai电梯信息,I=1,2,n,n0基本操作：InitEle(Elevator &E)操作结果：初始化电梯类型。DestoryEle(Elevator &E)操作结果：销毁电梯类型。EleDecide(Elevator &E,WQueue wMaxfloor+12)操作结果：电梯动作决策。ElevatorRun(Elevator &E,

7、WQueue wMaxfloor+12)操作结果：电梯状态转换。CountOver(Elevator &E)操作结果：判断电梯计时是否完成。EleFloor(Elevator const &E)操作结果：返回电梯所在的层。EleStatus(Elevator const &E)操作结果：返回电梯状态。RequireAbove(Elevator const &E)操作结果：判断是否有高层请求。RequireBelow(Elevator const &E)操作结果：判断是否有低层请求。EleAchieved(Elevator &E)操作结果：判断电梯是否要停于当前层。EleOpenDoor(Ele

8、vator &E)操作结果：判断电梯是否要开门。5、 高楼模块实现电梯和乘客之间的互交功能。包括：InOut(Elevator &E,WQueue wMaxfloor+12)操作结果：进行乘客的进出电梯活动。NewClient(Elevator &E,WQueue w52)操作结果：进入新乘客。PrintStatus(Elevator &E,WQueue w52)操作结果：输出当前状态。Print(Elevator &E,Action a)操作结果：输出电梯动作信息。六、【实验源代码】#include #include #include #include #include #include #

9、include /所有常量，全局变量和类型定义#define NULL0#define TRUE1#defineFALSE0#define OK1#define ERROR0#define INFEASIBLE-1#define OVERFLOW-2#define INT_MAX32767typedef int Status;/Status是函数类型，其值是函数结果状态代码#define Empty0/电梯状态enumEleStatusOpening,Opened,Closing,Closed,Moving,Decelerate,Waiting;enumActionDoorOpened,Doo

10、rClosed,GoingUp,GoingDown,Achieved,None;enumEleStageUp,Down,OpenDoor,Stop;enumClientStatusNew,GiveUp,In,Out,Finish;#defineCloseTest40/电梯关门测试时间#define OverTime300/电梯停候超时时间#define DoorTime20/开门关门时间#define InOutTime25/进出电梯时间#define Maxfloor4/最高层#define Minfloor0/最低层long Time=0;/时钟long MaxTime;/系统运行最长时间

11、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 InTime;/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 &e,ClientStatus

12、 s) switch(s) case New:printf(t%d号乘客进入第%d层.n,e.ClinetID,e.Infloor);break;case GiveUp:printf(t%d号乘客放弃等待.n,e.ClinetID);break;case 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%d层.n,e.ClinetID,e.Outfloor);break;default:break;Status CreatClient(Client *&p) int d; p=new Client;i

13、f(!p) return OVERFLOW;p-ClinetID=+ID;printf(%d所能容忍的等待时间:,ID);scanf(%d,&d);p-GivepuTime=d;p-InTime=Time;printf(下一乘客要到达的时间:); scanf(%d,&d);InterTime=d;printf(所要到达的楼层:); scanf(%d,&d);p-Outfloor=d;while(p-Infloor=rand()%(Maxfloor+1)=p-Outfloor);PrintClientInfo(*p,New);return OK;Status DestoryClient(Clie

14、nt *&p) delete p;p=NULL;return OK;Status GoAbove(Client const &e) if(e.Outfloore.Infloor) return TRUE;else return FALSE;Status CInfloor(Client const &e) return e.Infloor;Status CInTime(Client const &e) return e.InTime;Status COutfloor(Client const &e) return e.Outfloor;#defineSTACK_INIT_SIZE100/存储空间

15、初始分配量#defineSTACKINCREMENT50/存储空间分配增量/乘客栈typedefClient*SElemType;typedef struct SElemType*base;SElemType*top;intstacksize;ClientStack;Status InitStack(ClientStack &S) S.base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType);if(!S.base) return OVERFLOW;S.top=S.base;S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;ret

16、urn OK;Status DestroyStack(ClientStack &S) SElemType*p;if(S.base) for(p=S.base;p=S.stacksize) S.base=(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

17、&S,SElemType &e) if(S.top=S.base) return ERROR;e=*(-S.top);return OK;void PrintStack(ClientStack &S) SElemType *i;i=S.base;while(iS.top)coutClinetID ;/电梯类型typedef struct int floor;/电梯所在层int ClientNumber;/电梯内人数EleStatus status;/电梯当前状态EleStage Stage;/电梯运行时期int Count;/用于电梯计时int CallUpMaxfloor+1;/每层的Up按

18、钮int CallDownMaxfloor+1;/每层的Down按钮int CallCarMaxfloor+1;/电梯内的目标层按钮ClientStackSMaxfloor+1;/乘客栈,要去不同楼层的人放在不同的栈中Elevator;/电梯类型基本操作void InitEle(Elevator &E) int i;E.floor=1;E.status=Waiting;E.Count=OverTime;E.Stage=Down;E.ClientNumber=0;for(i=0;i=Maxfloor;i+)E.CallUpi=0;E.CallDowni=0;E.CallCari=0;for(i=

19、0;i=Maxfloor;i+) InitStack(E.Si);Status CountOver(Elevator &E) if(E.Count) E.Count-;return FALSE;return TRUE;void DestoryEle(Elevator &E) int i;for(i=0;i=Maxfloor;i+) DestroyStack(E.Si);Status EleFloor(Elevator const &E) return E.floor;EleStatus EleStatus(Elevator const &E) return E.status;Status Re

20、quireAbove(Elevator const &E) for(int i=E.floor+1;i=Minfloor;i-)if(E.CallCari|E.CallDowni|E.CallUpi) return TRUE;return FALSE;Status EleAchieved(Elevator &E) if(E.CallCarE.floor) return TRUE;if(E.Stage=Up&E.CallUpE.floor|E.Stage=Down&E.CallDownE.floor)return TRUE;if(E.Stage=Up&E.CallDownE.floor&!Req

21、uireAbove(E) E.Stage=Down;return TRUE;if(E.Stage=Down&E.CallUpE.floor&!RequireBelow(E) E.Stage=Up;return TRUE;return FALSE;Status EleOpenDoor(Elevator &E) if(E.CallCarE.floor|E.CallDownE.floor&E.Stage=Down|E.CallUpE.floor&E.Stage=Up)return TRUE;if(E.status=Waiting) if(E.CallDownE.floor) E.Stage=Down

22、;return TRUE;if(E.CallUpE.floor) E.Stage=Up;return TRUE;return FALSE;EleStage EleDecide(Elevator &E) int Above,Below;Above=RequireAbove(E);Below=RequireBelow(E);if(Above=0&Below=0) return Stop;else if(E.Stage=Up) if(Above!=0) return Up;else E.Stage=Down;return Down;else if(Below!=0) return Down;else

23、 E.Stage=Up;return Up;Action ElevatorRun(Elevator &E)switch(E.status)case Opening:E.status=Opened;E.Count=CloseTest;return DoorOpened;case Opened:if(E.Stage=Down&!E.CallCarE.floor&!E.CallDownE.floor|E.Stage=Up&!E.CallCarE.floor&!E.CallUpE.floor) E.status=Closing;E.Count=DoorTime;break;case Closing:E

24、.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(E.Stage=Up) E.floor+;elseE.floor-;return Achieved;E.status=Opening;E.Count=DoorTime;break;return None;

25、/单链队列-队列的链式存储结构typedef Client *QElemType;/等候队列typedef struct QNode QElemTypedata;struct QNode*next;QNode,*QueuePtr;typedef struct QueuePtrfront;QueuePtrrear;WQueue;/等待队列的基本操作Status InitQueue(WQueue &Q) Q.front=Q.rear=new QNode;if(!Q.front) return OVERFLOW;Q.front-next=NULL;Q.front-data=NULL;return O

26、K;Status DestroyQueue(WQueue &Q) while(Q.front)Q.rear=Q.front-next;if(Q.front-data) DestoryClient(Q.front-data); else Q.front;Q.front=Q.rear;return OK;Status EnQueue(WQueue &Q,QElemType e) QueuePtr p;p=new QNode;if(!p) return OVERFLOW;p-data=e;p-next=NULL;Q.rear-next=p;Q.rear=p;return OK;Status DeQu

27、eue(WQueue &Q,QElemType &e) QueuePtr p;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) return TRUE;elsereturn FALSE;Status QDelNode(WQueue &Q,QueuePtr p) QueuePtr q;if(p=NULL|p-ne

28、xt=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 &Q,int floor) QueuePtr p;p=Q.front;if(p-next!=NULL) if(p-next-data-GivepuTime=0&floor!=p-next-data-Infloor) PrintClientInfo(*(p-next-data),GiveUp);TotalTime+=Time-CInT

29、ime(*(p-next-data);QDelNode(Q,p);GiveUpNumber+;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) coutsetw(3)data-ClinetIDnext;count+;end:while(count+=4) cout ;void InOut(Elevator &E,WQueue wMaxfloor+12)

30、 Client *p;if(E.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(E.CallCarCOutfloor(*p)!=1)E.CallCarCOutfloor(*p)=1;E.ClientNumber+;InOutCount=InOutTime;PrintClientInfo(*p,In);elseif(E.Stage=Down) E.CallDownE.floor=0;else E.CallUpE.floor=0;void NewClient(Elevator &E,WQueue w52) Client *p;CreatClient(p);if(GoAbove(*p) EnQueue(wCInfloor(*p)Up