数据结构停车场问题实验报告

数据结构课程设计——停车场管理问题姓名：学号：一、问题描述设有一个可以停放n辆汽车的狭长停车场，它只有一个大门可以供车辆进出。

车辆按到达停车场时间的早晚依次从停车场最里面向大门口处停放(最先到达的第一辆车放在停车场的最里面)。

如果停车场已放满n辆车，则后来的车辆只能在停车场大门外的便道上等待，一旦停车场内有车开走，则排在便道上的第一辆车就进入停车场。

停车场内如有某辆车要开走，在它之后进入停车场的车都必须先退出停车场为它让路，待其开出停车场后，这些车辆再依原来的次序进场。

每辆车在离开停车场时，都应根据它在停车场内停留的时间长短交费。

如果停留在便道上的车未进停车场就要离去，允许其离去，不收停车费，并且仍然保持在便道上等待的车辆的次序。

编制一程序模拟该停车场的管理。

二、实现要求要求程序输出每辆车到达后的停车位置(停车场或便道上)，以及某辆车离开停车场时应交纳的费用和它在停车场内停留的时间。

三、实现提示汽车的模拟输入信息格式可以是：(到达／离去，汽车牌照号码，到达／离去的时刻)。

例如，(‘A’，，1，5)表示1号牌照车在5这个时刻到达，而(‘D’，，5，20)表示5号牌照车在20这个时刻离去。

整个程序可以在输入信息为(‘E’，0，0)时结束。

本题可用栈和队列来实现。

四、需求分析停车场采用栈式结构，停车场外的便道采用队列结构（即便道就是等候队列）。

停车场的管理流程如下①当车辆要进入停车场时，检查停车场是否已满，如果未满则车辆进栈（车辆进入停车场）；如果停车场已满，则车辆进入等候队列（车辆进入便道等候）。

②当车辆要求出栈时，该车到栈顶的那些车辆先弹出栈（在它之后进入的车辆必须先退出车场为它让路），再让该车出栈，其他车辆再按原次序进栈（进入车场）。

当车辆出栈完毕后，检查等候队列（便道）中是否有车，有车则从队列头取出一辆车压入栈中。

五、流程图六、详细设计1.本程序主要包含四个模块1) 主程序模块int main(){Initialization();CarNode car;SqStack Park,TempPark;LinkQueue Q;InitStack(Park);InitStack(TempPark);InitQueue(Q);while((scanf("%c%d%d",&car.event,&car.num,&car.time))&&(car.event!='e'&&car .event!='E')){getchar();//除去输入结束时的回车switch(car.event){case 'A':case 'a':Arrive(Park,Q,car);break;case 'D':case 'd':Leave(Park,TempPark,Q,car);break;default: printf("您的第一个数据输入有误!\n");break;}}printf("程序结束，谢谢使用!\n");return 0;2）分别构造空栈和空队列栈：Status InitStack(SqStack &S){ //构造一个空栈S.Stacksize=0;S.base=(CarNode*)malloc((MAX)*sizeof(CarNode));if(!S.base){exit(OVERFLOW);printf("存储空间分配失败");}S.top=S.base;return OK;}队列：Status InitQueue(LinkQueue &Q){ //构造一个空队列（带头结点）Q.front=Q.rear=(QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));if(!Q.front){exit(OVERFLOW);printf("存储空间分配失败");}Q.front->next=NULL;Q.queuesize=0;return OK;3）车辆到达处理Status Arrive(SqStack &S,LinkQueue &Q,CarNode &e){ //车辆到达处理if((S.top-1)->time<=e.time){ //时间处理if(!Check_Stack(S,e)&&!Check_Queue(Q,e)){ //是否已存在if(S.top-S.base<MAX){Push(S,e);printf("成功进入停车场,在%d号车库!\n",S.top-S.base);return OK;}else{EnQueue(Q,e);printf("停车场已满，车辆进入便道,在%d号车位!\n",Q.queuesize);}}elseprintf("该牌照的车已存在，输入有误，请重新输入\n");return OK;}else{printf("时间输入有误，请重新输入!\n");return FALSE;}}4）车辆离开处理Status Leave(SqStack &S,SqStack &TempS,LinkQueue &Q,CarNode &e){//车辆离开处理CarNode a;int leatime,leanum;intentertime; //进入停车场时间int cost;if(!(Check_Stack(S,e) || Check_Queue(Q,e))){printf("数据输入错误，本停车场内无所查询车辆，请重新输入！\n");return true;}else{if(Check_Stack(S,e)) //若需要离开的车辆在停车场{if(e.num==(S.top-1)->num)//车辆处在栈顶{Pop(S, a);leatime=e.time;leanum=e.num;entertime=a.time;printf("车辆进入车库时间:%d\t现在（离开）时间:%d\t停留时间:%d\t\n",entertime,leatime,leatime-entertime);}else//车辆处在栈中间{do{Pop(S,a);//从栈中依次退出Push(TempS,a);//依次进入临时栈}while((S.top-1)->num!=e.num);//直到top指针下一个位置的num=车牌号Pop(S,a); //该车离开leatime=e.time;leanum=e.num;entertime=a.time;printf("车进入停车场时间:%d\t现在（离开）时间:%d\t停留时间:%d\t\n",entertime,leatime,leatime-entertime);do{ //其余车辆按原来次序返回停车场Pop(TempS,a);Push(S,a);}while(TempS.top!=TempS.base);//条件与上面不同，此时是全部回去}cost=(leatime-entertime)*price;if(cost>=0)printf("您的车牌号为 %d 的车应交纳的费用是:%d\n",leanum,cost);if(Q.front!=Q.rear){//队列不空的话从便道进停车场DeQueue(Q,a);if(a.time<leatime) //便道车辆进车库时间应该比车库车辆离开时间晚entertime=leatime;a.time=leatime;Push(S,a);//该车进入停车场printf("车牌号为%d的车辆从便道上进入%d号车库!从现在开始计时，现在时间为：%d\n",a.num,S.top-S.base,a.time);}}else if(Check_Queue(Q,e)){ //从便道直接离开do{DeQueue(Q,a);EnQueue(Q,a);}while(Q.front->next->data.num!=e.num);DeQueue(Q,e);//前面的车进入队尾printf("您的车牌号为 %d 的车辆未进入车库从便道直接离开，费用为0!\n",e.num);}}return true;2．主要设计程序如下#include<stdio.h>#include<malloc.h>#include<stdlib.h>#define MAX 2 //停车场容量#define price 2 //单价#define OK 1#define FALSE 0#define TRUE 1#define ERROR -1#define OVERFLOW -2typedef int Status;//===================================================================== typedef struct CarNode{char event;int num;int time;}CarNode; //车辆信息结点typedef struct SqStack{CarNode *base;CarNode *top;int Stacksize;}SqStack; //栈（停车场）typedef struct QNode{CarNode data;struct QNode *next;}QueueNode; //便道结点typedef struct LinkQueue{QueueNode *front;QueueNode *rear;int queuesize;}LinkQueue; //队列（便道）//===================================================================== Status InitStack(SqStack &S){ //构造一个空栈S.Stacksize=0;S.base=(CarNode*)malloc((MAX)*sizeof(CarNode));if(!S.base){exit(OVERFLOW);printf("存储空间分配失败");}S.top=S.base;return OK;}//===================================================================== Status InitQueue(LinkQueue &Q){ //构造一个空队列（带头结点） Q.front=Q.rear=(QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));if(!Q.front){exit(OVERFLOW);printf("存储空间分配失败");}Q.front->next=NULL;Q.queuesize=0;return OK;}//=====================================================================Status GetTop(SqStack S,CarNode &e){ //返回栈顶元素if(S.top==S.base)return ERROR;e=*(S.top-1);return TRUE;}//===================================================================== Status Pop(SqStack &S,CarNode &e){ //删除栈顶元素if(S.top==S.base)return ERROR;e=*--S.top;return OK;}//===================================================================== Status Push(SqStack &S,CarNode e){//插入元素为新的栈顶元素(在栈不满的前提下) if(S.top-S.base>=MAX)return FALSE;*S.top++=e;return OK;}//===================================================================== Status DeQueue(LinkQueue &Q,CarNode &e){ //删除队头元素(带头结点) if(Q.rear==Q.front)return ERROR;QueueNode *p=Q.front->next;e=p->data;Q.front->next=p->next;if(p==Q.rear)Q.rear=Q.front;free(p);Q.queuesize--;return OK;}//===================================================================== Status EnQueue(LinkQueue &Q,CarNode e){ //插入新的队尾元素QueueNode *p=(QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));if(!p)exit(OVERFLOW);p->data=e;p->next=NULL;Q.rear->next=p;Q.rear=p;Q.queuesize++;return OK;}//===================================================================== Status Check_Stack(SqStack &S,CarNode e){//车辆到达时车库内是否有同名车 CarNode *Temp=S.base;while((Temp!=(S.top))&&(Temp->num!=e.num))Temp++;if((Temp==S.top))return FALSE;elsereturn TRUE;}//===================================================================== Status Check_Queue(LinkQueue &Q,CarNode e){//车辆到达时便道上是否有同名车 QueueNode *Temp=Q.front;while((Temp!=Q.rear) && (Temp->data.num!=e.num))Temp=Temp->next;if((Temp==Q.rear) && (Temp->data.num!=e.num))return FALSE;elsereturn TRUE;}//=====================================================================Status Arrive(SqStack &S,LinkQueue &Q,CarNode &e){ //车辆到达处理if((S.top-1)->time<=e.time){ //时间处理if(!Check_Stack(S,e)&&!Check_Queue(Q,e)){ //是否已存在if(S.top-S.base<MAX){Push(S,e);printf("成功进入停车场,在%d号车库!\n",S.top-S.base);return OK;}else{EnQueue(Q,e);printf("停车场已满，车辆进入便道,在%d号车位!\n",Q.queuesize);}}elseprintf("该牌照的车已存在，输入有误，请重新输入\n");return OK;}else{printf("时间输入有误，请重新输入!\n");return FALSE;}}//=====================================================================Status Leave(SqStack &S,SqStack &TempS,LinkQueue &Q,CarNode &e){//车辆离开处理CarNode a;int leatime,leanum;intentertime; //进入停车场时间int cost;if(!(Check_Stack(S,e) || Check_Queue(Q,e))){printf("数据输入错误，本停车场内无所查询车辆，请重新输入！\n");return true;}else{if(Check_Stack(S,e)) //若需要离开的车辆在停车场{if(e.num==(S.top-1)->num)//车辆处在栈顶{Pop(S, a);leatime=e.time;leanum=e.num;entertime=a.time;printf("车辆进入车库时间:%d\t现在（离开）时间:%d\t停留时间:%d\t\n",entertime,leatime,leatime-entertime);}else//车辆处在栈中间{do{Pop(S,a);//从栈中依次退出Push(TempS,a);//依次进入临时栈}while((S.top-1)->num!=e.num);//直到top指针下一个位置的num=车牌号Pop(S,a); //该车离开leatime=e.time;leanum=e.num;entertime=a.time;printf("车进入停车场时间:%d\t现在（离开）时间:%d\t停留时间:%d\t\n",entertime,leatime,leatime-entertime);do{ //其余车辆按原来次序返回停车场Pop(TempS,a);Push(S,a);}while(TempS.top!=TempS.base);//条件与上面不同，此时是全部回去}cost=(leatime-entertime)*price;if(cost>=0)printf("您的车牌号为 %d 的车应交纳的费用是:%d\n",leanum,cost);if(Q.front!=Q.rear){//队列不空的话从便道进停车场DeQueue(Q,a);if(a.time<leatime) //便道车辆进车库时间应该比车库车辆离开时间晚entertime=leatime;a.time=leatime;Push(S,a);//该车进入停车场printf("车牌号为%d的车辆从便道上进入%d号车库!从现在开始计时，现在时间为：%d\n",a.num,S.top-S.base,a.time);}}else if(Check_Queue(Q,e)){ //从便道直接离开do{DeQueue(Q,a);EnQueue(Q,a);}while(Q.front->next->data.num!=e.num);DeQueue(Q,e);//前面的车进入队尾printf("您的车牌号为 %d 的车辆未进入车库从便道直接离开，费用为0!\n",e.num);}}return true;}//=====================================================================voidInitialization(){ //初始化程序printf("姓名：杨智伟学号：2012040651\n");printf("==========================================================\n");printf("* 停车场管理模拟程序 *\n");printf("==========================================================\n");printf("请依次输入车辆到达(A/a)/离去(D/d)/结束(E/e)信息、车牌号以及当前时间：\n\n");}//=====================================================================int main(){Initialization();CarNode car;SqStack Park,TempPark;LinkQueue Q;InitStack(Park);InitStack(TempPark);InitQueue(Q);while((scanf("%c%d%d",&car.event,&car.num,&car.time))&&(car.event!='e'&&car .event!='E')){getchar();//除去输入结束时的回车switch(car.event){case 'A':case 'a':Arrive(Park,Q,car);break;case 'D':case 'd':Leave(Park,TempPark,Q,car);break;default: printf("您的第一个数据输入有误!\n");break;}}printf("程序结束，谢谢使用!\n");return 0;}七、程序运行截图1．交互界面2．车辆进入3．车辆离去4．停车场已满进入便道5．便道车辆进入车库6．程序结束界面八、实验总结1．学会了栈和队列的综合使用，更加灵活运用栈和队列。