停车场管理系统
停车场管理系统
- 一、问题描述和基本要求
- 二、系统分析
- 三、示图模拟停车场管理系统
- 四、系统设计与实现
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- （一）汽车、停车场、便道结构体实现
- （二）汽车进入停车场
- （三）汽车离开停车场
- （四）显示停车场信息
- （五）显示便道信息
- 五、完整代码
- 六、总结
一、问题描述和基本要求
停车场内只有一个可停放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，依次由北向南排列（大门在最南端，最先到达的第一辆车停放在停车场的最北端），若车场内已停满n辆汽车，则后来的汽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，在它之后开入的车辆必须先退出车场为它让路，待该辆车开出大门外，其它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
基本要求：
（1）以栈模拟停车场，以队列模拟车场外的便道，按照从终端读入的输入数据序列进行模拟管理
（2）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数据为：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（在便道上停留的时间不收费）
（3）栈以顺序结构实现，队列以链表结构实现
二、系统分析
1、在基本要求里，每当汽车进入停车场或者离开停车场的时候需要我们手动输入时间，这种方式实现起来看起来比较死板，所以我做了一点改动，就是每次进来或者离开不需要输入时间，直接自动获取电脑时间当作进场和离场时间
2、我们除了用一个栈模拟停车场，一个队列模拟便道之外，我们还应该用一个栈来辅助汽车离场，因为我们发现如果有车要离开，在该车之后进来的车辆要先退出停车场给它让路，等该车离开后，其它车辆再按原次序进入车场（汽车离开停车场让路时，先出去的汽车后回来），汽车让路然后再回去这步操作就相当于一次入栈出栈操作，而出栈的元素要用另一个栈先存起来，防止丢失，所以还应该用一个栈来辅助汽车离场，最终停车场管理系统模拟图如下图所示：
注：假如停车场只有三个车位，对于便道而言，每当便道来汽车的时候才会分配车位，即分配一个结点空间，因为便道是链式结构
3、我们发现其实可以不用辅助栈，你可能觉得很搞笑，我刚上面说要用，现在又说不用，我说一下自己的见解：对于仅仅简简单单地解决这个问题而言，我们可以不用，因为我们只需要将该汽车之后进来的所有汽车往上挪动一个车位（对于上图而言）将该车辆覆盖，这样的操作就等于该车辆离场了，从数据结构角度看就是该元素之后进来的元素统一向栈底挪动一位，将该元素覆盖，来完成该元素出栈，这样做也比较简单，但是最终我还是采用了辅助栈，因为从实际生活出发看，我们确实需要让后面进来的汽车给其让路，而不是直接把汽车覆盖，这样理解起来比较形象一点，其次采用辅助栈还可以加强我们对栈的理解
三、示图模拟停车场管理系统
1、如下图所示，开始时，停车场和便道都是没有车辆，注意：此图里的栈底是在上面
2、如下图所示，停车场先后来了三辆汽车，分别为car1、car2和car3，car1停在了最里面（停车场的最北边，也就相当于栈底）此时top = 0，car2和car3紧接着停放，top指针也分别为top = 1和top = 2
3、如下图所示，紧接着又来了两辆汽车car4和car5，由于停车场已经停满，car4和car5只能在便道等候，等停车场内的车辆离开以后才能进去。当car4进来时，分配一个结点空间rear指向car4，当car5进来时，再分配一个结点空间链接在car4的后面，rear指向car5。注：front是队头指针，rear是队尾指针
4、此时car1需要离开，则在car1之后进来的车辆car2和car3都要进入到辅助栈中给car1让路，car3先出去并且进入到辅助栈底部，此时停车场top指针变成top = 1，辅助栈的指针top为top = 0，接着是car2，停车场top指针变成top = 0，辅助栈的top指针为top = 1，最后当car1离开后停车场top指针变成top = -1
5、当car1离开之后，car2和car3要按照开始时进入停车场的次序回到停车场（这一过程就相当于辅助栈出栈，接着停车场入栈），car2离开辅助栈，辅助栈的top指针变成top = 0，停车场top指针为top = 0，紧着是car1，辅助栈top指针变成top = -1，停车场top指针为top = 1。此时停车场就空出来个位置，便道中的车辆就可以进来了，而先进入便道中的车辆先进来，则car4进入到停车场，此时top指针为top = 2，car4在便道中的位置收回，即删除结点操作。
四、系统设计与实现
下面列出了主要的函数设计与实现
（一）汽车、停车场、便道结构体实现
1、将汽车的信息封装为一个结构体，包含汽车车牌，入场时间，入场时间的类型是time_t，记录时间戳
2、停车场和便道分别封装成顺序栈和链式队列
//汽车信息
typedef struct Car
{
char plateNumber[50]; //汽车车牌
time_t approachTime; //进如停车场时间
}Car;
//停车场（顺序栈）
typedef struct parkStack
{
Car park[MAX]; //停车场的车位
int top; //栈指针
}parkStack;
//便道车位结点
typedef struct sidewalkNode
{
Car position; //数据域：便道中的一个车位
struct sidewalkNode* next; //指针域：指向下一个结点
}sidewalkNode;
//便道（链式队列）
typedef struct sidewalkQueue
{
sidewalkNode* front; //头指针
sidewalkNode* rear; //尾指针
}sidewalkQueue;
（二）汽车进入停车场
汽车进入停车场函数的设计思路如下：
1、进入停车场需要输入车牌并保存
2、检查停车场是否已满，若没满则继续停，保存汽车进入停车场的时间戳，并输出汽车进入停车场的当前时间以及汽车停在哪个车位，若满了则停放到便道，并输入汽车停放在哪个便道
//停车函数
void approach(parkStack* p, sidewalkQueue* sq)
{
char number[50] = { 0 };
printf("请输入车牌：");
scanf("%s", number);
if (!isFull(p)) //停车场是否满
{
//车辆停车
printf("[开始停车]\n");
strcpy(p->park[++p->top].plateNumber, number); //存储车牌
time(&p->park[p->top].approachTime); //获取当前停车时间戳
//ctime( )函数可以将时间戳转成人类可以直接看的懂的时间格式，如：The time is Fri Apr 29 12:25:12 1994
printf("当前时间：%s", ctime(&p->park[p->top].approachTime));
printf("车牌为%s的车停放在停车场%d号车位\n", p->park[p->top].plateNumber, p->top + 1);
printf("[停车结束]\n");
}
else
{
//只能停在便道等待
sidewalkNode* tmp = (sidewalkNode*)malloc(sizeof(sidewalkNode)); //为新来的车辆开辟一个空间
if (tmp != NULL)
{
strcpy(tmp->position.plateNumber, number); //存放车牌
tmp->next = NULL;
sq->rear->next = tmp; //紧跟在便道中的车辆之后，即链接在已有结点之后
sq->rear = tmp; //修改队尾指针
}
printf("停车场已满，车辆只能停放在便道等候！\n");
int count = 0;
sidewalkNode* p = sq->front->next;
while (p != NULL)
{
count++;
p = p->next;
}
printf("车牌为%s的车停放在便道%d号车位\n", sq->rear->position.plateNumber, count);
}
}
（三）汽车离开停车场
汽车离开停车场函数设计思路如下：
1、输入要离开的汽车车牌
2、检查停车场是否有该汽车，若有，则在该汽车之后进来的汽车先进入到辅助栈中，让该汽车离开，离开时，输出哪辆车离开、离开时间以及应缴纳的停车费，若没有，则输出提示信息
3、汽车离开之后将辅助栈中的汽车按照原来的次序回到停车场
4、检查便道中是否有车辆，若有，则将最先进入便道的车辆（队头元素）进入停车场，保存进入停车场时的时间戳，并输出汽车进入停车场的当前时间以及汽车停在哪个车位。若没有，则什么事情都不做
//离开函数
void leave(parkStack* p, parkStack* ap, sidewalkQueue* sq)
{
if (!isEmpty(p)) //检查停车场是否空
{
char number[50] = { 0 };
printf("请输入离开的车牌：");
scanf("%s", number);
int n = p->top;
int post = 0; //记录车辆停放的位置
while (n > -1) //检查停车场是否有该车辆
{
if (!strcmp(p->park[n].plateNumber, number))
{
post = n;
break;
}
n--;
}
if (n == -1)
{
printf("停车场没有该车辆！\n");
}
else
{
Car tmpCar;
time_t timer;
while (p->top > post) //在该车辆之后进来的车辆全部入辅助栈
{
pop(p, &tmpCar); //车辆离开停车场，相当于出栈，并将元素存入到tmpCar中
push(ap, &tmpCar); //车辆进入辅助栈，相当于入栈，将元素存入到辅助栈中
}
time(&timer); //获取时间戳
long long total = timer - p->park[p->top].approachTime; //车辆总共停了多少秒
long long h = total / 120; //计算停车多少小时
long long m = (total - h * 120) / 60; //计算停车多少分钟
long long s = total - h * 120 - m * 60; //计算停车多少秒
printf("当前时间：%s", ctime(&timer));
printf("车牌为%s的车辆离开停车场\n", p->park[p->top].plateNumber);
printf("车辆停车时间总计：%lld时%lld分钟%lld秒，应缴费%lld元\n", h, m, s, total);
p->top--; //该车辆出栈
while (!isEmpty(ap)) //让路的车辆按照原来的次序回到停车场
{
pop(ap, &tmpCar);
push(p, &tmpCar);
}
if (!isSidewalkEmpty(sq)) //如果便道不空，将便道中最前面的车入停车场，即队头元素出队
{
sidewalkNode* s = NULL;
s = sq->front->next; //s指向要删除的结点
time(&s->position.approachTime); //记录汽车进入停车场时间
printf("当前时间为：%s", ctime(&s->position.approachTime));
printf("便道中车牌为%s的车辆进入停车场\n", s->position.plateNumber);
p->park[++p->top] = s->position; //结点入栈（相当于便道中的汽车进入停车场）
sq->front->next = s->next; //防止链队断裂
free(s); //释放结点空间
}
}
}
else
{
printf("停车场为空！\n");
}
}
（四）显示停车场信息
1、输出停车场目前每辆汽车的车牌和车位
//显示停车场信息
void showParking(parkStack* p)
{
int i = 0;
printf("[开始显示信息]\n");
for (i = 0; i <= p->top; i++)
{
printf("车牌为%s的车辆停放在%d车位\n", p->park[i].plateNumber, i + 1);
}
printf("[显示结束，停车场目前停放了%d辆汽车]\n", p->top + 1);
}
（五）显示便道信息
1、输出便道中目前每辆汽车的车牌和车位
//显示便道信息
void showSidewalk(sidewalkQueue* sq)
{
printf("[开始显示信息]\n");
sidewalkNode* p = sq->front->next; //让p指向便道中第一辆汽车（队头元素）
int count = 0;
while (p != NULL)
{
printf("车牌为%s的车辆停放在%d车位\n", p->position.plateNumber, ++count);
p = p->next;
}
printf("[显示结束，便道目前停放了%d辆汽车]\n", count);
}
五、完整代码
#include 六、总结
本系统主要涉及到的知识点是：顺序栈的定义以及一些基本操作、链式队列的定义以及一些基本操作、将栈和队列与实际问题相结合的处理问题的思路和能力、一些功能函数的实现逻辑