2、停车场管理（栈和队列的应用）
[问题描述]
设停车场是一个可以停放n辆汽车的狭长通道，且只有一个大门可供汽车进出。汽车在停车场内按车辆到达时间的先后顺序，依次有北向南排列（大门在最南端，最先到达的第一车停放在车场的最北端），若车场内已停满n辆车，那么后来的车只能在门外的便道上等候，一旦有车开走，则排在便道上的第一辆车即可开入；当停车场内某辆车要离开时，在它之后进入的车辆必须先退出车场为它让路，待该辆车开出大门外，其他车辆再按原次序进入车场，每辆停放在车场的车在它离开停车场时必须按它停留的时间长短交纳费用。试为停车场编制按上述要求进行管理的模拟程序。
[实现提示]
以栈模拟停车场，以队列模拟车场外的便道。每一组输入数据包括三个数据项：汽车“到达”或“离去”信息、汽车牌照号码以及到达或离去的时刻。对每一组输入数据进行操作后的输出信息为：若是车辆到达，则输出汽车在停车场内或便道上的停车位置；若是车辆离去，则输出汽车在停车场内停留的时间和应交纳的费用（在便道上停车不收费）。栈以顺序存储结构实现，队列以链表结构实现。
一、算法设计
1.这道题利用的是栈和队列的存储特点。栈是先进后出，队列是先进先出，题目中也说明了。所以这道题难度并不是很大。在设计存储结构时，另外多加了几项，分别用来指示车辆到达停车场的时间和车辆离开的时间，在最后计算费用的时候也是十分方便的。当然时间是调用了系统的时间，所以是绝对准确的，并且不会重复。同时，当有车辆离开时，会自动调用当前的系统时间，作为车辆离开的时间，同时也作为从便道转到停车场车辆的到达时间。此外，另外增加了停车场和编导信息的展示功能，对于车辆的信息一目了然，同时也有重新设置停车场大小与价格的功能。
各个函数之间的调用关系如下图所示：
| main() |
|||
| init_stack() |
init_queue() |
help() |
mainjiemian() |
| local_time() length_stack() push_stack() en_queue() |
empty_stack() pop_stack() push_stack() local_time() empty_queue() length_stack() de_queue() |
empty_queue() |
|
| mainjiemian() |
|||
2.本程序中包含15个模块
(1)主函数：int main()；(2)退出界面：void exit()；
(3)菜单界面：void mainjiemian()；
(4)欢迎界面：void help()；
(5)计算费用函数：double cost(double price, int a, int b, int c, int d, int e, int f)；
(6)调用系统时间函数：void local_time()；
(7)车辆从便道中开出：Datatype de_queue(Linkqueue * q)；
(8)车辆进入便道：void en_queue(Linkqueue * q, Datatype x)；
(9)判断便道是否为空：bool empty_queue(Linkqueue * q)；
(10)便道初始化：void init_queue(Linkqueue * q)；
(11)车辆离开停车场：Datatype pop_stack(Seqstack * s)；
(12)车辆进入停车场：bool push_stack(Seqstack * s, Datatype x)；
(13)判断停车场是否为空：bool empty_stack(Seqstack * s)；
(14)求取当前停车场中的车辆数：int length_stack(Seqstack * s)；
(15)设置停车场为空：void init_stack(Seqstack * s)；
3.元素类型、结点类型和指针类型
typedefstruct data/*车辆信息的存储结构*/
{ int start_hour = 0; /*到达时*/
int start_min = 0; /*到达分*/
int strat_sec = 0; /*到达秒*/
int end_hour = 0; /*离开时*/
int end_min = 0; /*离开分*/
int end_sec = 0; /*离开秒*/
string id = "null"; /*车牌号,且初始值为空*/
}Datatype;
typedefstruct /*停车场和缓存停车场的定义结构*/
{ Datatype stack[MAXSIZE];
int top;
int size; /*停车场所能够容纳的最大车辆数*/
}Seqstack;
typedefstruct Linknode /*便道的存储结构*/
{ Datatype data;
struct Linknode * next;
}Lnode;
typedefstruct linkqueue
{ Lnode * front = NULL; /*队头指针*/
Lnode * rear = NULL; /*队尾指针*/
}Linkqueue;
二、实验测试
源代码：
#pragma warning(disable:4996)
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
#define MAXSIZE 100
int N = 0;
int a = 0, b = 0, c = 0;/*时，分, 秒*/
/*---------------------------------------------------------------*/
typedef struct data/*车辆信息的存储结构*/
{
int start_hour = 0;/*到达时*/
int start_min = 0; /*到达分*/
int strat_sec = 0; /*到达秒*/
int end_hour = 0; /*离开时*/
int end_min = 0; /*离开分*/
int end_sec = 0; /*离开秒*/
string id = "null";/*车牌号,且初始值为空*/
}Datatype;
typedef struct/*停车场和缓存停车场的定义结构*/
{
Datatype stack[MAXSIZE];
int top;
int size;/*停车场所能够容纳的最大车辆数*/
}Seqstack;
/*-----------------------------------------------------------------*/
typedef struct Linknode/*便道的存储结构*/
{
Datatype data;
struct Linknode * next;
}Lnode;
typedef struct linkqueue
{
Lnode * front = NULL;/*队头指针*/
Lnode * rear = NULL;/*队尾指针*/
}Linkqueue;
/*----------------------------------------------------------------*/
void init_stack(Seqstack * s)/*将栈设为空栈，即将停车场设为空*/
{
s->top = -1;
}
int length_stack(Seqstack * s)/*求取当前停车场的车辆数*/
{
return s->top + 1;
}
bool empty_stack(Seqstack * s)/*判断停车场是否为空*/
{
if (s->top == -1)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
bool push_stack(Seqstack * s, Datatype x)/*车辆进入停车场*/
{
if (s->top == N - 1)
{
return false;
}
else
{
s->top++;
s->stack[s->top] = x;
return true;
}
}
Datatype pop_stack(Seqstack * s)/*车辆离开停车场*/
{
if (empty_stack(s))
{
Datatype y;
return y;
}
else
{
Datatype z;
Datatype x;
x = s->stack[s->top];
s->stack[s->top] = z;/*出去的车辆重新为空*/
s->top--;
return x;
}
}
/*------------------------------------------------------------*/
void init_queue(Linkqueue * q)/*便道初始化*/
{
q->front = new Lnode;
q->front->data.id = "null";
q->front->data.end_hour = 0;
q->front->data.end_min = 0;
q->front->data.end_sec = 0;
q->front->data.start_hour = 0;
q->front->data.start_min = 0;
q->front->data.strat_sec = 0;
q->front->next = NULL;
q->rear = q->front;
}
bool empty_queue(Linkqueue * q)/*判断便道是否为空*/
{
if (q->front->next == NULL&& q->rear->next == NULL)
return true;
else
return false;
}
void en_queue(Linkqueue * q, Datatype x)/*车辆进入便道*/
{
Lnode * p = new Lnode;
p->data = x;
p->next = NULL;
if (empty_queue(q))
{
q->front->next = p;
q->rear = p;
}
else
{
q->rear->next = p;
q->rear = p;
q->rear->next = NULL;
}
}
Datatype de_queue(Linkqueue * q)/*车辆从便道中开出*/
{
if (empty_queue(q))
{
Datatype y;
return y;
}
else
{
Lnode * p = new Lnode;
p = q->front->next;
Datatype x = p->data;
q->front->next = p->next;
if (empty_queue(q))
{
q->front->data.id = "null";
q->front->data.end_hour = 0;
q->front->data.end_min = 0;
q->front->data.end_sec = 0;
q->front->data.start_hour = 0;
q->front->data.start_min = 0;
q->front->data.strat_sec = 0;
q->front->next = NULL;
q->rear = q->front;
}
free(p);
return x;
}
}
/*------------------------------------------------------------------*/
void local_time()
{
time_t timer;
struct tm *p;
time(&timer);
p = localtime(&timer);
a = p->tm_hour;/*记录时和分*/
b = p->tm_min;
c = p->tm_sec;
printf("%d年%d月%d日--%d:%d:%d\n", 1900 + p->tm_year, 1 + p->tm_mon, p->tm_mday
, p->tm_hour, p->tm_min, p->tm_sec);
}
/*--------------------------------------------------------------------*/
double cost(double price, int a, int b, int c, int d, int e, int f)/*计算停车费用*/
{
double result = (d * 3600 + e * 60 + f) - (a * 3600 + b * 60 + c);
result = result < 0 ? (0 - result) : result;
result = result*price;
return result;
}
/*---------------------------------------------------------------------*/
void help()//进入显示
{
cout << endl;
cout << endl;
cout << " ★-----★---------★---------★-----★" << endl;
cout << endl;
cout << " ☆ 制作小软件，我们是认真的！ ☆" << endl;
cout << endl;
cout << " ★-----★---------★---------★-----★" << endl;
cout << endl;
cout << endl;
}
void mainjiemian()
{
cout << " ★-----★---------★---------★-----★" << endl;
cout << " 欢迎进入停车信息管理系统 " << endl;
cout << " ☆ ☆" << endl;
cout << " 1 进入停车位 " << endl;
cout << " ☆ 2 离开停车位 ☆" << endl;
cout << " 3 停车场一览 " << endl;
cout << " ☆ 4 更改设置 ☆" << endl;
cout << " 5 退出系统 " << endl;
cout << " ☆ ☆" << endl;
cout << " Made BY LJW " << endl;
cout << " ★-----★---------★---------★-----★" << endl;
cout << endl;
cout << endl;
cout << "请选择数字命令：";
}
void exit()
{
cout << " ★-----★---------★---------★-----★" << endl;
cout << endl;
cout << " ☆ 感谢您的使用！ ☆" << endl;
cout << endl;
cout << " ★-----★---------★---------★-----★" << endl;
cout << endl;
}
/*--------------------------------------------------------*/
int main()
{
system("color 57");
help();
Seqstack * s = new Seqstack;/*停车场*/
Seqstack * t = new Seqstack;/*缓存停车场*/
Linkqueue * q = new Linkqueue;/*便道*/
/*对三者分别进行初始化*/
init_stack(s);
init_stack(t);
init_queue(q);
double price;/*停车场价格*/
printf("喵，请输入停车场容量大小(个):");
scanf("%d", &N);
s->size = N;/*对大小进行保存*/
t->size = N;
printf("喵，请设置停车场价格(元/小时):");
scanf("%lf", &price);
string order;
char*end;/*末端指针*/
system("cls");
mainjiemian();
while (cin >> order)
{
int a_order = static_cast(strtol(order.c_str(), &end, 10));/*将输入进来的值转化为int类型*/
switch (a_order + 48)
{
case'1':
{
string idnumber;
Datatype x;/*新来车辆*/
printf("亲，请输入您车牌号:");
cin >> idnumber;
printf("^ω^当前到达时间为:");
local_time();
x.id = idnumber;
x.start_hour = a; x.start_min = b; x.strat_sec = c;/*将时间赋值给车辆信息*/
x.end_hour = a; x.end_min = b; x.end_sec = c;
if (length_stack(s) < N)
{
push_stack(s, x);
printf("小刘为您安排%d号停车位\n", s->top);
}
else
{
en_queue(q, x);
printf("烦，停车场已满，还是先去便道吧，磕会儿瓜子先\n");
}
system("pause");
system("cls");
mainjiemian();
break;
}
case'2':
{
string idnumber;
printf("亲，请输入离开的车牌号:");
cin >> idnumber;
Datatype x;
Datatype y;
Datatype z;
x.id = idnumber;
while (empty_stack(s) == false && s->stack[s->top].id != idnumber)
{
push_stack(t, pop_stack(s));/*取出停车场中的车辆进入缓存停车场*/
}
if (empty_stack(s) == false && s->stack[s->top].id == idnumber)
{
printf("^ω^当前离开时间为:");
local_time();
s->stack[s->top].end_hour = a; s->stack[s->top].end_min = b; s->stack[s->top].end_sec = c;
y.end_hour = a; y.end_min = b; y.end_sec = c;
y.start_hour = s->stack[s->top].start_hour; y.start_min = s->stack[s->top].start_min; y.strat_sec = s->stack[s->top].strat_sec;
printf("亲，一共需要交费%.2lf元哦\n", cost(price, s->stack[s->top].start_hour, s->stack[s->top].start_min, s->stack[s->top].strat_sec,
a, b, c));
pop_stack(s);/*将车取出*/
while (empty_stack(t) == false)//再将缓存停车场中的车开回停车场中
{
push_stack(s, pop_stack(t));
}
}
else
{
while (empty_stack(t) == false)//再将缓存停车场中的车开回停车场中
{
push_stack(s, pop_stack(t));
}
printf("哎呀，好像没有这辆车呢！\n");
}
while ((length_stack(s) < s->size) && empty_queue(q) == false)/*如果停车场未满，且便道不空，就再进车*/
{
/*进的时候要更新车辆的到达时间*/
z = de_queue(q);
z.start_hour = a; z.start_min = b; z.strat_sec = c;
z.end_hour = a; z.end_min = b; z.end_sec = c;
push_stack(s, z);
}
printf("o(^▽^)o...停车场中共有%d辆车\n", length_stack(s));
system("pause");
system("cls");
mainjiemian();
break;
}
case'3':
{
system("cls");
printf("停车场信息:\n");
printf("停车位\t\t车牌号\t\t到达时间\n");
for (int i = 0; i < s->size; i++)
{
cout << std::right << "[" << i << "]";
cout << std::right << setw(17) << s->stack[i].id;
cout << std::right << setw(14) << s->stack[i].start_hour << ":";
cout << s->stack[i].start_min << ":";
cout << s->stack[i].strat_sec << endl;
}
printf("便道信息:\n");
printf("序号\t\t车牌号\t\t到达时间\n");
if (empty_queue(q))
{
printf("啦啦啦，便道是空的！\n");
}
else
{
int xuhao = 1;/*计数器*/
Lnode * p = new Lnode;
p = q->front->next;
while (p->next != NULL)
{
cout << std::right << "[" << xuhao << "]";
cout << std::right << setw(17) << p->data.id;
cout << std::right << setw(14) << p->data.start_hour << ":";
cout << p->data.start_min << ":";
cout << p->data.strat_sec << endl;
xuhao++;
p = p->next;
}
cout << std::right << "[" << xuhao << "]";
cout << std::right << setw(17) << q->rear->data.id;
cout << std::right << setw(14) << q->rear->data.start_hour << ":";
cout << q->rear->data.start_min << ":";
cout << q->rear->data.strat_sec << endl;
}
system("pause");
system("cls");
mainjiemian();
break;
}
case'4':
{
printf("喵，请输入停车场容量大小(个):");
scanf("%d", &N);
printf("喵，请设置停车场价格(元/小时):");
scanf("%lf", &price);
system("pause");
system("cls");
mainjiemian();
break;
}
case'5':
{
system("cls");
exit();
return 0;
break;
}
default:
{
cin.clear();
cin.sync();
cout << "手抖，输错了?没关系，重新开始吧。" << endl;
system("pause");
system("cls");
mainjiemian();
break;
}
}
}
return 0;
}