一个简单电梯运行模拟程序的C语言实现 |
| 2012-08-13 10:30 作者：杨 兰 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网8月13日消息 《硅谷》杂志2012年第13期刊文称，通过C语言编程，实现一个简单的电梯运行模拟程序，是对数据结构中栈和队列，链表等知识点的一次实战应用，也可作为《数据结构》课程的典型案例来使用。
电梯的运行过程是电梯本身与楼宇中的各楼层用户间的交互过程，电梯运行模拟程序，可以作为电梯实际控制程序的蓝本，帮助建筑师，规划楼宇层数和电梯使用效率，节省了资源和时间，对技术人员有一定的帮助意义。文章模拟一台用于十层建筑中的电梯运行状态，供电梯系统开发人员和数据结构学习者使用。
1问题描述
编写一个“模拟电梯运行”的程序。假设该大楼有10层，只有一部电梯运行，层层可停。电梯运行速度是每10秒一层，每个人进出花费1秒，电梯限乘8人。大楼每层每分钟最多有2人来等候电梯，来一个人的概率是0.5，来2个人的概率是0.3，不来人的概率是0.2，每个人上行的概率是（10﹣所在层数）/9，下行的概率是（所在层数﹣1）/9，上行的人在上行时进入电梯，下行的人在电梯下行时进入电梯。无论上行还是下行，进入电梯后在其他各层走出的概率相等，求电梯开动一小时后，各层排队等待上行和等待下行的人数。基本要求：①用随机数发生函数来构造概率函数；②给定所有数据后，模拟过程无间断的自动完成；③为简化问题，假定电梯从一层运行到十层，再从十层降到一层，层层都停。
2算法思想
每层来的人根据概率函数判断该人进入上行队还是下行队，电梯上行时，先是电梯里的人出链表（根据出的概率），再是队里的人进电梯（条件是电梯里的链表长小于等于8），离队，记录队长。下行时，出链表，队里的人进电梯，离队，记录队长。依次循环直到一个小时结束。统计一小时后等待上行的人数和下行的人数，模拟时间单位为秒。
4存储结构设计
电梯内部的人采用链表存储，等候电梯的人采用队列存储。设18个链式队列，前9个模拟顾客排上行队，后9个模拟顾客排入下行队，用指针数组表示队列，电梯内部人员用一个单链表存储。
5模块划分及调用关系
主模块及调用关系如下图所示：
6电梯模拟系统主要模块的C语言实现
程序中每分钟来1人的概率，2人的概率，3人的概率，分别用P1，P2，P3三个字符型常量来表示，用结构体变量LinkQueue定义顾客队列，定义链表LinkList用来来模拟电梯内部的情况，在整个程序的实现过程中还需要用到下列自定义函，他们的功能如下表，代码实现过程如下：（由于篇幅原因仅列举两个函数模块的源代码）：
自定义函数名称 函数功能
intInitQueue(LinkQueue**M) 链队的初始化
intEnterQueue(LinkQueue*M,ElemTypeOne) 元素排队
intDeleteQueue(LinkQueue*M,ElemType*One) 元素出队
intLengthQueue(LinkQueue*M) 队元素遍历并返回队的长度
voidOverQueue(LinkQueue*M) 对元素的遍历--打印队元素
intDestoryQueue(LinkQueue*M) 销毁队
ListLength(LinkListL) 返回链表的长度
intListInsert(LinkListL,inti,ElemTyper) 插入链表
doublerand0to1() 产生0到之间的1个随机数
模拟顾客来排队模块的实现代码
voidwelcome(LinkQueue*M[])
{
doublea,b;
ElemTyper;
intn;
for(inti=0;i<10;++i)
{a=rand0to1();
if(a<=0.2)n=1;
elseif(a>0.2&&a<=0.5)n=2;
else
{n=0;
return;}
for(intj=0;j<n;j++)
{b=rand0to1();
if(b<(double)(10-i)/9)
{r.i=out_num1(i);
EnterQueue(M[i],r);}
else
{r.i=out_num2(i);
EnterQueue(M[20-i],r);}
}
}
}
7程序调试及系统说明
用户可根据实际情况，在程序中对概率进行修改，运行后可得到满足实际情况的统计结果。程序设计中有关指针数组的知识点较难理解，导易出现语法错误逻辑错误，需认真细心。
8小结
该程序结合本人课堂经验编写而成，可作为数据结构学习中的案例或作业布置给学生，考虑到程序的实现问题，模拟电梯运行的性能设计的较简单，如有需要还可改一步完善。
作者简介：
杨兰（1982-），女，陕西宝鸡人，本科(西安工业大学硕士在读)，助教，宝鸡职业技术学院电子信息工程系，研究方向：软件开发与应用。（原文载于《硅谷》杂志2012年第13期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载）
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