一、问题描述：
1、题目内容：使用队列模拟理发馆的排队现象，通过仿真手法评估其营业状况。
设某理发馆设有N把理发椅，可同时为N位顾客进行理发。当顾客进门时，若有空闲理发椅，则立即入座理发，否则依次排队候理，一旦有顾客理完发离去时，排在队头的顾客便开始理发。假若理发馆每天连续营业T小时（只要有顾客等待，理发椅就不空），求一天内顾客在理发馆内的平均逗留时间（包括理发所需时间和排队等候的时间）与顾客排队等候理发的人数的平均值（排队长度的平均值）。
2、基本要求
（1）当给定理发椅数及营业时间后，由随机数确定顾客理发时间及进门间隔时间，求出一天内顾客在理发馆平均逗留时间、平均队长及关门后收尾工作的时间。
（2）由用户读入的数据仅为理发椅数及营业时间。营业的时间以分钟计，理发椅数及关门时间均为整型，且均大于等于1。
3、测试数据
理发椅数目N及关门时间由用户读入，第一个顾客进门的时刻为0，之后每个顾客的进门时刻在前一个顾客进门时设定。即在进门事件发生时随即产生两个随机数（DU，IN），DU为进门顾客理发所需的服务时间（简称理发时间）；IN为下一个顾客到达的时间间隔（简称间隔时间）。
二、实现提示：
R为由随机数发生器的随机数，顾客理发时间和顾客之间的间隔时间不妨假设与R有关，可以由下式确定：
DU=15+R%50 IN=2+R%10
1 //2013-5-25
2 //panda
3
4 //定义客户类
5 //Guest.h
6 #pragma once
7
8 #ifndef _GUEST
9 #define _GUEST
10
11 class Guest
12 {
13 public:
14 int id; //客户id
15 int swtime; //记录客户进店的时间
16 int servertime; //服务时间
17 int ncgtime; //下个客户到达时间
18 public:
19 Guest(); //默认构造函数
20 Guest(int id,int swtime,int stime,int ncgtime);
21 Guest(const Guest& g); //复制构造函数
22 Guest& operator=(const Guest& g); //重载=运算符
23 };
24
25 #endif
26
27 //panda
28 //2013-5-21
29 //Queue.h
30 #pragma once
31 #ifndef _QUEUE
32 #define _QUEUE
33 #include"Guest.h"
34
35 #ifndef _LNODE
36 #define _LNODE
37 //节点结构
38 struct LNode{
39 Guest data; //值域
40 LNode* next; //连接指针域
41 };
42 #endif
43
44 class Queue{
45 private: //数据定义
46 LNode* front; //队首指针
47 LNode* rear; //队尾指针
48 public: //操作
49 Queue(); //初始化队列
50 void InitQueue(); //初始化队列，置为空
51 void EnQueue(LNode item); //将新元素插入到队尾
52 LNode OutQueue(); //从队列中删除队首元素并返回
53 LNode PeekQueue(); //返回队列元素，但是不删除
54 bool EmptyQueue(); //判断队列是否为空
55 void ClearQueue(); //清除队列，使之为空
56 int GetQueueLength(); //获得队列的长度
57 //debug
58 //void PrintQueue(); //输出队列
59 };
60 #endif
61
62 //panda
63 //2013-5-23
64 //BarBerShop.h
65 #pragma once
66 #ifndef _BARBERSHOP
67 #define _BARBERSHOP
68 #include"Queue.h"
69 //barbershop 定义理发店类
70
71 class BarBerShop
72 {
73 private:
74 // 店铺属性
75 int chair; //n把发椅
76 Queue* chairqueue; //n把发椅的相应的队列
77 //int startime; //开始营业时间
78 int workhour; //营业时间长度
79 int workingtime; //营业时间，是分为单位
80 static int guestid; //客户id分配
81 //问题
82 float atime; //客人平均逗留时间，等待时间和理发时间 把每个客人的逗留时间加起来，等停止营业的时候在除于中的客人总数
83 int samplingtimes; //采样次数,即循环次数
84 float aqlength; //平均队列长度 把每次循环的平均队长再除以中的循环次数
85 int cworktime; //关门后收尾工作时间
86 //状态变量
87 int ngct; //下个客人到达时间，既调用produceguest函数的时间点
88 int* stq; //每条队列的队首客户的服务剩余时间
89 int ctime; //运行中的时间点
90 int cuttime; //下次运行的时间片
91 //config setting
92 static const int stime=15; //服务时间常量
93 static const int sftime=50; //服务时间因子
94 static const int ngtime=2; //下一个客人到达时间常量
95 static const int ngftime=10; //下一个各人到达时间因子
96 public:
97 BarBerShop(); //默认构造函数
98 void RunWorking(); //接口，封装了整个营业流程
99 void PrintData(); //输出统计数据
100 protected:
101 void PrepareWork(); //开门前的准备工作，如打扫卫生，清理桌面
102 void StartWork(); //开始营业挣钱娶老婆
103 void CloseDoor(); //关门和老婆吃饭散步去
104 int DistributeGuest(Guest& g,int time); //分发客户，原则是那里人少添加到那个队列里,并返回是第几队队列(虽然理论上，那个队列的人所用的服务时间最少应该添加到那个队列里，但是在真正的生活中，一般都是排在人少的那条队列后面)
105 Guest ProduceGuest(); //返回客户id，和下个客户到达时间,和该客户到达时间
106 void QueueWork(Queue queue); //每条队列的处理函数
107 private://辅助函数
108 //int MinNumber(int* array,int ngct,int alength); //求最小值
109 int MinQueue(Queue* q,int length); //求队列中人最少的一条
110 int GetCutTime(int ngct,int* stq,int l); //ngct下个客户到达时间，stq客户服务剩余时间，l为长度 获取本轮循环的减少时间,返回值表示下次循环是那个对象的执行时间到了 -1表示下个客户到了
111 bool EmptyQueueChair(Queue* q,int l); //判断队列数组是否全为空
112 float GetAverageQueueLength(Queue* q,int l); //获取队列的平均长度
113 };
114 #endif
115
116 //panda
117 //2013-5-25
118 //Guest.cpp
119 #include"Guest.h"
120 //
121 //默认构造函数
122 //
123 Guest::Guest()
124 {}
125 //
126 //
127 //
128 Guest::Guest(int id,int swtime,int stime,int ncgtime)
129 {
130 this->id=id;
131 this->swtime=swtime;
132 this->servertime=stime;
133 this->ncgtime=ncgtime;
134 }
135 //
136 //复制构造函数
137 //
138 Guest::Guest(const Guest& g)
139 {
140 id=g.id;
141 swtime=g.swtime;
142 servertime=g.servertime;
143 ncgtime=g.ncgtime;
144 }
145 //
146 //重载=
147 //
148 Guest& Guest::operator=(const Guest& g)
149 {
150 id=g.id;
151 swtime=g.swtime;
152 servertime=g.servertime;
153 ncgtime=g.ncgtime;
154 return *this;
155 }
156
157 //2013-5-21
158 //panda
159 //Queue.cpp
160 #include<iostream>
161 #include"Queue.h"
162 using namespace std;
163
164 //Queue成员函数实现
165
166 //
167 //初始化队列，置为空
168 //
169 void Queue::InitQueue()
170 {
171 front=rear=NULL;
172 }
173 //
174 //将新元素插入到队尾
175 //
176 void Queue::EnQueue(LNode item)
177 {
178 //创建待插入的节点，并申请内存空间
179 LNode* newnode=new LNode();
180 //填充数据
181 newnode->data=item.data;
182 newnode->next=NULL;
183 //插入到队尾
184 if(rear==NULL)
185 {
186 //如果链表为空，则新的结点既是队首又是队尾
187 front=rear=newnode;
188 }else{
189 //如链表非空，则新结点被连接到队尾并修改队尾指针
190 rear=rear->next=newnode;
191 }
192 }
193 //
194 //从队列中删除队首元素并返回
195 //
196 LNode Queue::OutQueue()
197 {
198 //如果链队为空，则返回
199 if(front==NULL)
200 {
201 cerr<<"链队为空，无法删除"<<endl;
202 exit(1);
203 }
204 //储存待返回内容
205 LNode node;
206 node.data=front->data;
207 node.next=NULL;
208 //队首指针前移
209 LNode* delnode=front;
210 front=front->next;
211 delete delnode;
212 //若删除后链队为空，则使队尾指针为空
213 if(front==NULL)
214 {
215 rear=NULL;
216 }
217 return node;
218 }
219 //
220 //返回队列元素，但是不删除
221 //
222 LNode Queue::PeekQueue()
223 {
224 if(front==NULL)
225 {
226 cerr<<"链队为空，无队首元素。"<<endl;
227 exit(1);
228 }
229 //返回队首元素
230 LNode node;
231 node.data=front->data;
232 node.next=NULL;
233 return node;
234 }
235 //
236 //判断队列是否为空
237 //
238 bool Queue::EmptyQueue()
239 {
240 return front==NULL;
241 }
242 //
243 //清除队列，使之为空
244 //
245 void Queue::ClearQueue()
246 {
247 //队首指针赋给p
248 LNode* p=front;
249 //依次删除队列中的每个结点
250 while (p!=NULL)
251 {
252 front=front->next;
253 delete p;
254 p=front;
255 }//循环结束后队首指针已经为空
256 //置队尾指针为空
257 rear=NULL;
258 }
259 //
260 //debug 输出队列
261 //
262 //void Queue::PrintQueue()
263 //{
264 // if (front==NULL)
265 // {
266 // cout<<"队链为空。"<<endl;
267 // return ;
268 // }
269 // LNode *p=front;
270 // while (p!=NULL)
271 // {
272 // cout<<p->data<<" ";
273 // p=p->next;
274 // }
275 //}
276 //
277 //初始化队列
278 //
279 Queue::Queue()
280 {
281 front=rear=NULL;
282 }
283 //
284 //获得队列的元素的长度
285 //ok
286 int Queue::GetQueueLength()
287 {
288 int length=0;//存储队列长度
289 LNode *p=front;
290 while (p!=NULL)
291 {
292 ++length;
293 p=p->next;
294 }
295 return length;
296 }
297
298 //panda
299 //2013-5-24
300
301 //BarBerShop类的实现
302 //BarBerShop.cpp
303 #include"BarBerShop.h"
304 #include"Guest.h"
305
306 #include<iostream>
307 using namespace std;
308
309 //初始化静态成员变量
310 int BarBerShop::guestid=0;
311 //
312 //准备工作，读入数据 呵呵~
313 //ok
314 void BarBerShop::PrepareWork()
315 {
316 cout<<"请输入理发店椅子的数目:";
317 cin>>chair;
318 /*if(chair<=0)
319 {
320 cout<<"输入数据有误，请重新输入!"<<endl;
321 cin>>chair;
322 }*/
323 //为每张椅子生成一条队列
324 chairqueue=new Queue[chair];
325 stq=new int[chair];
326 cout<<"请输入营业时间（以小时为单位）:";
327 cin>>workhour;
328 /*if(workhour<8)
329 {
330 cout<<"请不要偷懒，8个小时都不够，什么时候才能挣够钱娶老婆啊？！亲~,请重新输入"<<endl;
331 cin>>workhour;
332 }else if (workhour>24)
333 {
334 cout<<"亲~，一天才25个小时，你要做多久啊？！会累死人的，请重新输入数据"<<endl;
335 cin>>workhour;
336 }*/
337 workingtime=workhour*60; //化为分钟
338 cout<<"营业时间长度为"<<workingtime<<"分钟。"<<endl;
339 }
340 //
341 //分发客户
342 //ok
343 int BarBerShop::DistributeGuest(Guest& guest,int time)
344 {
345 //找出队列中最少人的那一条
346 int i=MinQueue(chairqueue,chair);
347 LNode node;
348 node.data=guest;
349 node.next=NULL;
350 //把结点放在相应的队列
351 chairqueue[i].EnQueue(node);
352 cout<<"在"<<time<<"时刻，id为"<<guest.id<<"的客户进到店，并排在第"<<i<<"条队列里。"<<endl;
353 return i;
354 }
355 //
356 //生产客户
357 //ok
358 Guest BarBerShop::ProduceGuest()
359 {
360 Guest nguest;
361 //填充guest对象
362 nguest.id=guestid++;
363 nguest.ncgtime=ngtime+rand()%ngftime;
364 nguest.servertime=stime+rand()%sftime;
365 return nguest;
366 }
367 //
368 //开始营业
369 //
370 //通过while循环，递减workingtime变量来模拟时间运动，
371 //并通过各个变量来记得下次该函数的调用时间
372 //来模拟营业的流程
373 void BarBerShop::StartWork()
374 {
375 //开始营业
376 cout<<"在0点"<<"开始营业，欢迎光临！(方便数据的调试，以0点开始营业)"<<endl;
377 //int ngct=0; //下个客户到达时间,即调用produceGuest函数的时间
378 //int* stq=new int[chair]; //每条队列的客户服务剩余时间
379 //清空为0
380 for (int i = 0; i < chair; i++)
381 {
382 stq[i]=0;
383 }
384 //int cuttime=0; //每次循环将要减少的时间
385 //int ctime=0; //当前时间
386 //int workprogress=workingtime; //工作进度
387 while (ctime<workingtime)
388 {
389 //开始工作
390 //相当于执行一轮
391 cuttime=GetCutTime(ngct,stq,chair);
392 //每循环一次，各个时间片都减去本次的循环时间片
393 //workprogress-=cuttime;
394 //判断cuttime是否超出范围
395 if ((ctime+cuttime)>workingtime)
396 {
397 cuttime=workingtime-ctime;
398 }
399 ctime+=cuttime;
400 ngct-=cuttime;
401 for (int i = 0; i < chair; i++)
402 {
403 if (stq[i]!=0)
404 {
405 stq[i]-=cuttime;
406 }
407
408 }
409 //具体执行的内容
410 //客户部分
411 if (ngct==0&&ctime!=workingtime) //如果下个客户到达的时间到了，且没到关门时间，那就生产一个客户，并投递到相应的队列里
412 {
413 Guest g=ProduceGuest();
414 //stq只记录队列首位客户的服务时间
415 g.swtime=ctime; //记录进店时间
416 int qindex=DistributeGuest(g,ctime);
417 if (stq[qindex]==0)
418 {
419 stq[qindex]=g.servertime;
420 }
421 //stq[DistributeGuest(g,ctime)]=g.servertime; //分发客户,并记录服务时间
422 ngct=g.ncgtime; //记录下个客户到达时间
423 }
424 //理发队列
425 for (int i = 0; i < chair; i++)
426 {
427 //队列里有客户在等，且执行时间到了
428 if (stq[i]==0&&chairqueue[i].GetQueueLength()!=0)
429 {
430 //弹出队首元素
431 LNode opnode=chairqueue[i].OutQueue();
432 //记录该客户的等待时间
433 atime+=(ctime-opnode.data.swtime);
434 //更新stq变量
435 if (!chairqueue[i].EmptyQueue())
436 {
437 stq[i]=chairqueue[i].PeekQueue().data.servertime;
438 }
439
440 cout<<"在"<<ctime<<"时刻，第"<<i<<"条队列的id为"<<opnode.data.id<<"的客户理完发。"<<endl;
441 }
442 }
443 //获取队列的平均长度
444 aqlength+=GetAverageQueueLength(chairqueue,chair);
445 //统计函数调用次数
446 ++samplingtimes;
447 }
448 cout<<"下班时间到了，不接客了，把剩下的客人剪完就吃饭去，好饿啊。"<<endl;
449 }
450 //
451 //求最小值
452 //
453 //int BarBerShop::MinNumber(int* array,int ngct,int alength)
454 //{
455 // int min=array[0];
456 // //找出数组最小的值
457 // for (int i = 1; i < alength; i++)
458 // {
459 // if (min<array[i])
460 // {
461 // min=array[i];
462 // }
463 // }
464 // return (min>ngct)?ngct:min;
465 //}
466 //
467 //求最少人的队列
468 //ok
469 int BarBerShop::MinQueue(Queue* q,int l)
470 {
471 int index=0; //最少人队列下标
472 int l0=q[0].GetQueueLength();
473 int li; //队列长度
474 for (int i = 1; i < l; i++)
475 {
476 li=q[i].GetQueueLength();
477 if (l0>li)
478 {
479 l0=li;
480 index=i;
481 }
482 }
483 return index;
484 }
485 //
486 //获取本轮减少时间片,返回下去那个对象的执行时间到了
487 //ok
488 int BarBerShop::GetCutTime(int ngct,int *stq,int l)
489 {
490 //只有那些队列的长度不为0的队列的stq值才有效
491 int min=ngct;
492 //找出数组最小的值
493 for (int i = 0; i < l; i++)
494 {
495 if (chairqueue[i].GetQueueLength()!=0)
496 {
497 if (min>stq[i])
498 {
499 min=stq[i];
500 }
501 }
502
503 }
504 return (min>ngct)?ngct:min;
505 }
506 //
507 //开始运作
508 //
509 void BarBerShop::RunWorking()
510 {
511 //准备工作
512 PrepareWork();
513 //开门迎客
514 StartWork();
515 //关门吃饭
516 CloseDoor();
517 }
518 //
519 //构造函数
520 //ok
521 BarBerShop::BarBerShop()
522 {
523 chair=0;
524 chairqueue=NULL;
525 workhour=0;
526 workingtime=0;
527 atime=0;
528 aqlength=0;
529 cworktime=0;
530 ngct=0;
531 stq=NULL;
532 ctime=0;
533 cuttime=0;
534 samplingtimes=0;
535 //guestid=0;
536 }
537 //
538 //停止营业，清尾工作
539 //还是觉得把这个清尾工作写成一个函数，尽管和startwork函数有不少相同的地方
540 void BarBerShop::CloseDoor()
541 {
542 int bltime=stime+sftime+100; //只是为了调用GetCutTime函数，无用参数变量
543 while (!EmptyQueueChair(chairqueue,chair)) //只要队列不全为空就一直循环
544 {
545 cuttime=GetCutTime(bltime,stq,chair); //获取循环减少的时间片
546 ctime+=cuttime; //记录时间
547 for (int i = 0; i < chair; i++)
548 {
549 if (stq[i]!=0)
550 {
551 stq[i]-=cuttime;
552 }
553 }
554 //理发队列
555 for (int i = 0; i < chair; i++)
556 {
557 //队列里有客户在等，且执行时间到了
558 if (stq[i]==0&&chairqueue[i].GetQueueLength()!=0)
559 {
560 //弹出队首元素
561 LNode opnode=chairqueue[i].OutQueue();
562 //记录客户的等待时间
563 atime+=(ctime-opnode.data.swtime);
564 //更新stq变量
565 if (!chairqueue[i].EmptyQueue())
566 {
567 stq[i]=chairqueue[i].PeekQueue().data.servertime;
568 }
569
570 cout<<"在"<<ctime<<"时刻，第"<<i<<"条队列的id为"<<opnode.data.id<<"的客户理完发。"<<endl;
571 }
572 }
573 //获取队列的平均长度
574 aqlength+=GetAverageQueueLength(chairqueue,chair);
575 //统计函数调用次数
576 ++samplingtimes;
577 }
578 cout<<"终于弄好了，下班吃饭。今晚吃什么菜呢？！亲~"<<endl;
579 }
580 //
581 //判断队列数组是否全为空
582 //
583 bool BarBerShop::EmptyQueueChair(Queue* q,int l)
584 {
585 for (int i = 0; i < l; i++)
586 {
587 if (false==q[i].EmptyQueue())
588 {
589 // 不为空
590 return false;
591 }
592 }
593 //为空
594 return true;
595 }
596 //
597 //获取队列的平均长度
598 //
599 float BarBerShop::GetAverageQueueLength(Queue* q,int l)
600 {
601 int averagelength=0;
602 for (int i = 0; i < l; i++)
603 {
604 averagelength+=q[i].GetQueueLength();
605 }
606 return (averagelength/(float)l);
607 }
608 //
609 //输出统计数据
610 //
611 void BarBerShop::PrintData()
612 {
613 cout<<"关门后的收尾工作时间为："<<ctime-workingtime<<endl
614 <<"顾客的平均逗留时间为："<<(atime/(float)guestid)<<endl
615 <<"排队队列的平均长度："<<(aqlength/(float)samplingtimes)<<endl;
616 }
617
618 //panda
619 //2013-5-21
620 #include<iostream>
621 #include"BarBerShop.h"
622
623 using namespace std;
624
625 int main()
626 {
627 BarBerShop bbshop;
628 bbshop.RunWorking();
629 bbshop.PrintData();
630 return 0;
631 }
时间： 2024-10-12 01:54:37