严老师书中,第三章栈和队列的一个例子。显示出结构化思想的强大……
/* algo3-12.c 银行业务模拟。实现算法3.6、3.7的程序 */
/* c1.h (程序名) */
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <malloc.h> /* malloc()等 */
#include <limits.h> /* INT_MAX等 */
#include <stdio.h> /* EOF(=^Z或F6),NULL */
#include <stdlib.h> /* atoi() */
#include <io.h> /* eof() */
#include <math.h> /* floor(),ceil(),abs() */
#include <process.h> /* exit() */
/* 函数结果状态代码 */
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
/* #define OVERFLOW -2 因为在math.h中已定义OVERFLOW的值为3,故去掉此行 */
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
typedef int Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */
//////////////////////////////线性链表操作/////////////////////////////////////////
typedef struct /* 定义ElemType为结构体类型 */
{
int OccurTime; /* 事件发生时刻 */
int NType; /* 事件类型,num_windows表示到达事件,0至num_windows-1表示num_windows个窗口的离开事件 */
}elent,ElemType; /* 事件类型,有序链表LinkList的数据元素类型 */
/* c2-5.h 带头结点的线性链表类型 */
typedef struct LNode /* 结点类型 */
{
ElemType data;
struct LNode *next;
}LNode,*Link,*Position;
typedef struct LinkList /* 链表类型 */
{
Link head,tail; /* 分别指向线性链表中的头结点和最后一个结点 */
int len; /* 指示线性链表中数据元素的个数 */
}LinkList;
typedef LinkList elentList; /* 事件链表类型,定义为有序链表 */
/* bo2-6.c 具有实用意义的线性链表(存储结构由c2-5.h定义)的24个基本操作 */
Status MakeNode(Link *p,ElemType e)
{ /* 分配由p指向的值为e的结点,并返回OK;若分配失败。则返回ERROR */
*p=(Link)malloc(sizeof(LNode));
if(!*p)
return ERROR;
(*p)->data=e;
return OK;
}
void FreeNode(Link *p)
{ /* 释放p所指结点 */
free(*p);
*p=NULL;
}
Status InitList(LinkList *L)
{ /* 构造一个空的线性链表 */
Link p;
p=(Link)malloc(sizeof(LNode)); /* 生成头结点 */
if(p)
{
p->next=NULL;
(*L).head=(*L).tail=p;
(*L).len=0;
return OK;
}
else
return ERROR;
}
Status ClearList(LinkList *L)
{ /* 将线性链表L重置为空表,并释放原链表的结点空间 */
Link p,q;
if((*L).head!=(*L).tail)/* 不是空表 */
{
p=q=(*L).head->next;
(*L).head->next=NULL;
while(p!=(*L).tail)
{
p=q->next;
free(q);
q=p;
}
free(q);
(*L).tail=(*L).head;
(*L).len=0;
}
return OK;
}
Status DestroyList(LinkList *L)
{ /* 销毁线性链表L,L不再存在 */
ClearList(L); /* 清空链表 */
FreeNode(&(*L).head);
(*L).tail=NULL;
(*L).len=0;
return OK;
}
Status InsFirst(LinkList *L,Link h,Link s) /* 形参增加L,因为需修改L */
{ /* h指向L的一个结点,把h当做头结点,将s所指结点插入在第一个结点之前 */
s->next=h->next;
h->next=s;
if(h==(*L).tail) /* h指向尾结点 */
(*L).tail=h->next; /* 修改尾指针 */
(*L).len++;
return OK;
}
Status DelFirst(LinkList *L,Link h,Link *q) /* 形参增加L,因为需修改L */
{ /* h指向L的一个结点,把h当做头结点,删除链表中的第一个结点并以q返回。 */
/* 若链表为空(h指向尾结点),q=NULL,返回FALSE */
*q=h->next;
if(*q) /* 链表非空 */
{
h->next=(*q)->next;
if(!h->next) /* 删除尾结点 */
(*L).tail=h; /* 修改尾指针 */
(*L).len--;
return OK;
}
else
return FALSE; /* 链表空 */
}
Status Append(LinkList *L,Link s)
{ /* 将指针s(s->data为第一个数据元素)所指(彼此以指针相链,以NULL结尾)的 */
/* 一串结点链接在线性链表L的最后一个结点之后,并改变链表L的尾指针指向新 */
/* 的尾结点 */
int i=1;
(*L).tail->next=s;
while(s->next)
{
s=s->next;
i++;
}
(*L).tail=s;
(*L).len+=i;
return OK;
}
Position PriorPos(LinkList L,Link p)
{ /* 已知p指向线性链表L中的一个结点,返回p所指结点的直接前驱的位置 */
/* 若无前驱,则返回NULL */
Link q;
q=L.head->next;
if(q==p) /* 无前驱 */
return NULL;
else
{
while(q->next!=p) /* q不是p的直接前驱 */
q=q->next;
return q;
}
}
Status Remove(LinkList *L,Link *q)
{ /* 删除线性链表L中的尾结点并以q返回,改变链表L的尾指针指向新的尾结点 */
Link p=(*L).head;
if((*L).len==0) /* 空表 */
{
*q=NULL;
return FALSE;
}
while(p->next!=(*L).tail)
p=p->next;
*q=(*L).tail;
p->next=NULL;
(*L).tail=p;
(*L).len--;
return OK;
}
Status InsBefore(LinkList *L,Link *p,Link s)
{ /* 已知p指向线性链表L中的一个结点,将s所指结点插入在p所指结点之前, */
/* 并修改指针p指向新插入的结点 */
Link q;
q=PriorPos(*L,*p); /* q是p的前驱 */
if(!q) /* p无前驱 */
q=(*L).head;
s->next=*p;
q->next=s;
*p=s;
(*L).len++;
return OK;
}
Status InsAfter(LinkList *L,Link *p,Link s)
{ /* 已知p指向线性链表L中的一个结点,将s所指结点插入在p所指结点之后, */
/* 并修改指针p指向新插入的结点 */
if(*p==(*L).tail) /* 修改尾指针 */
(*L).tail=s;
s->next=(*p)->next;
(*p)->next=s;
*p=s;
(*L).len++;
return OK;
}
Status SetCurElem(Link p,ElemType e)
{ /* 已知p指向线性链表中的一个结点,用e更新p所指结点中数据元素的值 */
p->data=e;
return OK;
}
ElemType GetCurElem(Link p)
{ /* 已知p指向线性链表中的一个结点,返回p所指结点中数据元素的值 */
return p->data;
}
Status ListEmpty(LinkList L)
{ /* 若线性链表L为空表,则返回TRUE,否则返回FALSE */
if(L.len)
return FALSE;
else
return TRUE;
}
int ListLength(LinkList L)
{ /* 返回线性链表L中元素个数 */
return L.len;
}
Position GetHead(LinkList L)
{ /* 返回线性链表L中头结点的位置 */
return L.head;
}
Position GetLast(LinkList L)
{ /* 返回线性链表L中最后一个结点的位置 */
return L.tail;
}
Position NextPos(Link p)
{ /* 已知p指向线性链表L中的一个结点,返回p所指结点的直接后继的位置 */
/* 若无后继,则返回NULL */
return p->next;
}
Status LocatePos(LinkList L,int i,Link *p)
{ /* 返回p指示线性链表L中第i个结点的位置,并返回OK,i值不合法时返回ERROR */
/* i=0为头结点 */
int j;
if(i<0||i>L.len)
return ERROR;
else
{
*p=L.head;
for(j=1;j<=i;j++)
*p=(*p)->next;
return OK;
}
}
Position LocateElem(LinkList L,ElemType e,Status (*compare)(ElemType,ElemType))
{ /* 返回线性链表L中第1个与e满足函数compare()判定关系的元素的位置, */
/* 若不存在这样的元素,则返回NULL */
Link p=L.head;
do
p=p->next;
while(p&&!(compare(p->data,e))); /* 没到表尾且没找到满足关系的元素 */
return p;
}
Status ListTraverse(LinkList L,Status(*Lvisit)(ElemType))
{ /* 依次对L的每个数据元素调用函数visit()。一旦visit()失败,则操作失败 */
Link p=L.head->next;
int j;
for(j=1;j<=L.len;j++)
{
Lvisit(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
return OK;
}
Status Lvisit(ElemType lc)
{
printf("ElemType lc.OccurTime %d, lc.NType %d\n",lc.OccurTime, lc.NType);
return OK;
}
Status OrderInsert(LinkList *L,ElemType e,int (*comp)(ElemType,ElemType))
{ /* 已知L为有序线性链表,将元素e按非降序插入在L中。(用于一元多项式) */
Link o,p,q;
q=(*L).head;
p=q->next;
while(p!=NULL&&comp(p->data,e)<0) /* p不是表尾且元素值小于e */
{
q=p;
p=p->next;
}
o=(Link)malloc(sizeof(LNode)); /* 生成结点 */
o->data=e; /* 赋值 */
q->next=o; /* 插入 */
o->next=p;
(*L).len++; /* 表长加1 */
if(!p) /* 插在表尾 */
(*L).tail=o; /* 修改尾结点 */
return OK;
}
Status LocateElemP(LinkList L,ElemType e,Position *q,int(*compare)(ElemType,ElemType))
{ /* 若升序链表L中存在与e满足判定函数compare()取值为0的元素,则q指示L中 */
/* 第一个值为e的结点的位置,并返回TRUE;否则q指示第一个与e满足判定函数 */
/* compare()取值>0的元素的前驱的位置。并返回FALSE。(用于一元多项式) */
Link p=L.head,pp;
do
{
pp=p;
p=p->next;
}while(p&&(compare(p->data,e)<0)); /* 没到表尾且p->data.expn<e.expn */
if(!p||compare(p->data,e)>0) /* 到表尾或compare(p->data,e)>0 */
{
*q=pp;
return FALSE;
}
else /* 找到 */
{
*q=p;
return TRUE;
}
}
/////////////////////////////////////队列操作/////////////////////////////////////////
typedef struct QElemType
{
int ArrivalTime; /* 到达时刻 */
int Duration; /* 办理事务所需时间 */
}QElemType; /* 定义QElemType(队列的数据元素类型)为结构体类型; */
/* c3-2.h 单链队列--队列的链式存储结构 */
typedef struct QNode
{
QElemType data;
struct QNode *next;
}QNode,*QueuePtr;
typedef struct LinkQueue
{
QueuePtr front,rear; /* 队头、队尾指针 */
}LinkQueue;
/* bo3-2.c 链队列(存储结构由c3-2.h定义)的基本操作(9个) */
Status InitQueue(LinkQueue *Q)
{ /* 构造一个空队列Q */
(*Q).front=(*Q).rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
if(!(*Q).front)
exit(OVERFLOW);
(*Q).front->next=NULL;
return OK;
}
Status Destroynum_windowseue(LinkQueue *Q)
{ /* 销毁队列Q(无论空否均可) */
while((*Q).front)
{
(*Q).rear=(*Q).front->next;
free((*Q).front);
(*Q).front=(*Q).rear;
}
return OK;
}
Status ClearQueue(LinkQueue *Q)
{ /* 将Q清为空队列 */
QueuePtr p,q;
(*Q).rear=(*Q).front;
p=(*Q).front->next;
(*Q).front->next=NULL;
while(p)
{
q=p;
p=p->next;
free(q);
}
return OK;
}
Status QueueEmpty(LinkQueue Q)
{ /* 若Q为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE */
if(Q.front==Q.rear)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
int QueueLength(LinkQueue Q)
{ /* 求队列的长度 */
int i=0;
QueuePtr p;
p=Q.front;
while(Q.rear!=p)
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}
Status GetHead_Q(LinkQueue Q,QElemType *e) /* 避免与bo2-6.c重名 */
{ /* 若队列不空,则用e返回Q的队头元素,并返回OK,否则返回ERROR */
QueuePtr p;
if(Q.front==Q.rear)
return ERROR;
p=Q.front->next;
*e=p->data;
return OK;
}
Status EnQueue(LinkQueue *Q,QElemType e)
{ /* 插入元素e为Q的新的队尾元素 */
QueuePtr p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
if(!p) /* 存储分配失败 */
exit(OVERFLOW);
p->data=e;
p->next=NULL;
(*Q).rear->next=p;
(*Q).rear=p;
return OK;
}
Status DeQueue(LinkQueue *Q,QElemType *e)
{ /* 若队列不空,删除Q的队头元素,用e返回其值,并返回OK,否则返回ERROR */
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 QueueTraverse(LinkQueue Q, Status(*Qvisit)(QElemType))
{ /* 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi()。一旦vi失败,则操作失败 */
QueuePtr p;
p=Q.front->next;
while(p)
{
Qvisit(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
return OK;
}
Status Qvisit(QElemType c)
{
printf("QElemType c.ArrivalTime %d, c.Duration %d\n",c.ArrivalTime, c.Duration);
return OK;
}
///////////////////////////////////主程序///////////////////////////////////////////
/* 程序中用到的主要变量(全局)。算法3.7 */
#define num_windows 4 /* 客户队列数 */
#define max_interval 5 /* 两相邻到达的客户的时间间隔最大值 */
#define max_time 30 /* 每个客户办理业务的时间最大值 */
elentList el; /* 事件表 */
elent en; /* 事件 */
elent et; /* 临时变量 */
LinkQueue q[num_windows]; /* num_windows个客户队列 */
QElemType customer; /* 客户记录 */
int TotalTime=0,CustomerNum=0; /* 累计客户逗留时间,客户数(初值为0) */
int CloseTime; /* 银行营业时间(单位是分) */
int cmp(elent a,elent b)
{ /* 依事件a的发生时刻<、=或>事件b的发生时刻分别返回-1、0或1 */
if(a.OccurTime==b.OccurTime)
return 0;
else
return (a.OccurTime-b.OccurTime)/abs(a.OccurTime-b.OccurTime);
}
void OpenForDay()
{ /* 初始化操作 */
int i;
InitList(&el); /* 初始化事件链表为空 */
en.OccurTime=0; /* 设定第一个客户到达事件 */
en.NType=num_windows; /* 到达 */
OrderInsert(&el,en,cmp); /* 插入事件表 */
for(i=0;i<num_windows;++i) /* 置空队列 */
InitQueue(&q[i]);
}
void Random(int *d,int *i)
{
*d=rand()%max_time+1; /* 1到max_time之间的随机数 */
*i=rand()%max_interval+1; /* 1到max_interval之间的随机数 */
}
int Minimum(LinkQueue Q[]) /* 返回最短队列的序号 */
{
int l[num_windows];
int i,k;
for(i=0;i<num_windows;i++)
l[i]=QueueLength(Q[i]);
k=0;
for(i=1;i<num_windows;i++)
if(l[i]<l[0])
{
l[0]=l[i];
k=i;
}
return k;
}
void CustomerArrived()
{ /* 处理客户到达事件,en.NType=num_windows */
QElemType f;
int durtime,intertime,i;
++CustomerNum;
Random(&durtime,&intertime); /* 生成随机数 */
et.OccurTime=en.OccurTime+intertime; /* 下一客户到达时刻 */
et.NType=num_windows; /* 队列中只有一个客户到达事件 */
if(et.OccurTime<CloseTime) /* 银行尚未关门,插入事件表 */
OrderInsert(&el,et,cmp);
i=Minimum(q); /* 求长度最短队列的序号,等长为最小的序号 */
f.ArrivalTime=en.OccurTime;
f.Duration=durtime;
EnQueue(&q[i],f);
if(QueueLength(q[i])==1)
{
et.OccurTime=en.OccurTime+durtime;
et.NType=i;
OrderInsert(&el,et,cmp); /* 设定第i队列的一个离开事件并插入事件表 */
}
}
void CustomerDeparture()
{ /* 处理客户离开事件,en.NTyPe<num_windows */
int i;
i=en.NType;
DeQueue(&q[i],&customer); /* 删除第i队列的排头客户 */
TotalTime+=en.OccurTime-customer.ArrivalTime; /* 累计客户逗留时间 */
if(!QueueEmpty(q[i]))
{ /* 设定第i队列的一个离开事件并插入事件表 */
GetHead_Q(q[i],&customer);
et.OccurTime=en.OccurTime+customer.Duration;
et.NType=i;
OrderInsert(&el,et,cmp);
}
}
void Bank_Simulation()
{
Link p;
int i;
OpenForDay(); /* 初始化 */
while(!ListEmpty(el) || en.OccurTime < CloseTime)
{
DelFirst(&el,GetHead(el),&p);
en.OccurTime=GetCurElem(p).OccurTime;
en.NType=GetCurElem(p).NType;
if(en.NType==num_windows && en.OccurTime < CloseTime)
CustomerArrived(); /* 处理客户到达事件 */
else
CustomerDeparture(); /* 处理客户离开事件 */
printf("en.OccurTime %d\n", en.OccurTime);
printf("print the event list:\n");
ListTraverse(el,Lvisit);
printf("print the queue[num_windows]:\n");
for(i=0;i<num_windows;i++){
printf("q[%d]:\n", i);
QueueTraverse(q[i],Qvisit);
}
} /* 计算并输出平均逗留时间 */
printf("顾客总数:%d, 所有顾客共耗时:%d分钟, 平均每人耗时: %d分钟\n",CustomerNum,TotalTime,TotalTime/CustomerNum);
}
int
main(int argc, char *argv[])
{
printf("请输入银行营业时间长度(单位:分)\n");
scanf("%d",&CloseTime);
Bank_Simulation();
return 0;
}