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C++數據結構學習:事件驅動模擬

2019-11-17 05:04:04
字體：大 中 小
來源：轉載
供稿：網友
　　我看的兩本教科書（《數據結構（C語言版）》還有這本黃皮書）都是以這個講解隊列應用的，而且都是銀行營業模擬（太沒新意了）。細比較，這兩本書模擬的銀行營業的方式還是不同的。
1997版的《數據結構（C語言版）》的銀行還是老式的營業模式（究竟是1997年的事了），現在的很多地方還是這種營業模式——幾個窗口同時排隊。

　　這種方式其實不太合理，經常會出現先來的還沒有后來的先辦理業務（經常前面一個人磨磨蹭蹭，別的隊越來越短，讓你恨不得把前面那人干掉）。1999版的這本黃皮書的銀行改成了一種掛牌的營業方式，每個來到的顧客發一個號碼，假如哪個柜臺空閑了，就叫號碼最靠前的顧客來辦理業務；假如同時幾個柜臺空閑，就按照一種法則來決定這幾個柜臺叫號的順序（最簡單的是按柜臺號碼順序）。這樣，就能保證顧客按照先來后到的順序接受服務——因為大家排在一個隊里。這樣的營業模式我在北京的西直門工商銀行見過，應該說這是比較合理的一種營業模式。不過，在本文中最重要的是，這樣的營業模式比較好模擬（一個隊列總比N個隊列好操作）。

　　原書的這部分太難看了，我看的暈暈的，我也不知道按照原書的方法能不能做出來，因為我沒看懂（旁白：靠，你小子這樣還來現眼）。我按照實際情況模擬，實現如下：

　　#ifndefSimulation_H

　　#defineSimulation_H

　　#include

　　#include

　　#include

　　classTeller

　　{
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　　inttotalCustomerCount;

　　inttotalServiceTime;

　　intfinishServiceTime;

　　Teller():totalCustomerCount(0),totalServiceTime(0),

　　finishServiceTime(0){}

　　};

　　//#define>serviceHigh;

　　arrivalRange=arrivalHigh-arrivalLow+1;

　　serviceRange=serviceHigh-serviceLow+1;

　　srand((unsigned)time(NULL));
　　
　　}　
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　　:tellerNum(tellerNum),simuTime(simuTime),arrivalLow(arrivalLow),arrivalHigh(arrivalHigh),

　　serviceLow(serviceLow),serviceHigh(serviceHigh),

　　arrivalRange(arrivalHigh-arrivalLow+1),serviceRange(serviceHigh-serviceLow+1)

　　{srand((unsigned)time(NULL));}

　　voidInitialize()

　　{
　　
　　curTime=nextTime=0;
　　
　　customerNum=customerTime=0;

　　for(inti=1;i<=tellerNum;i++)

　　{

　　tellers[i].totalCustomerCount=0;
　　
　　tellers[i].totalServiceTime=0;

　　tellers[i].finishServiceTime=0;

　　}

　　customer.MakeEmpty();

　　}

　　voidRun()

　　{

　　Initialize();

　　NextArrived();

　　#ifdefPRINTPROCESS

　　cout<
　　cout<<"tellerID";

　　for(intk=1;k<=tellerNum;k++)cout<<"/tTELLER"<
　　cout<
　　#endif

　　for(curTime=0;curTime<=simuTime;curTime++)
　　
　　{
　　
　　if(curTime>=nextTime)
　　
　　{
　　
　　CustomerArrived();
　　
　　NextArrived();

　　}

　　#ifdefPRINTPROCESS

　　cout<<"Time:"<
　　#endif
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　　{

　　if(tellers[i].finishServiceTime
　　if(tellers[i].finishServiceTime==curTime&&!customer.IsEmpty())

　　{

　　intt=NextService();

　　#ifdefPRINTPROCESS
　　
　　cout<<'/t'<
　　#endif

　　CustomerDeparture();

　　tellers[i].totalCustomerCount++;

　　tellers[i].totalServiceTime+=t;

　　tellers[i].finishServiceTime+=t;
　　　　
　　}

　　#ifdefPRINTPROCESS

　　elsecout<<"/t";
　　
　　#endif
　　
　　}

　　#ifdefPRINTPROCESS

　　cout<
　　#endif

　　}

　　PrintResult();

　　}
　　voidPtintSimuPara()

　　{
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　　cout<<"柜臺數量："<
　　cout<<"兩個顧客來到的最小間隔時間："<
　　cout<<"兩個顧客來到的最大間隔時間："<
　　cout<<"柜臺服務最短時間："<
　　cout<<"柜臺服務最長時間："<
　　}

　　voidPrintResult()

　　{

　　inttSN=0;

　　longtST=0;

　　cout<　　
　　cout<<"－－－－模擬結果－－－－－－";

　　cout<
　　for(inti=1;i<=tellerNum;i++)

　　{

　　cout<<"TELLER"<
　　cout<<'/t'<
　　cout<<'/t'<
　　cout<<'/t';

　　if(tellers[i].totalCustomerCount)

　　cout<<(float)tellers[i].totalServiceTime/(float)tellers[i].totalCustomerCount;

　　elsecout<<0;

　　cout<<""<　　
　　}

　　cout<<"TOTAL/t"<
　　if(tSN)cout<<(float)tST/(float)tSN;elsecout<<0;

　　cout<<""<
　　cout<<"CustomerNumber:/t"<
　　cout<<"CustomerWaitTime:/t"<
　　if(tSN)cout<<(float)customerTime/(float)tSN;elsecout<<0;
　　
　　cout<　　
　　}
　　　
　　private:
　　
　　inttellerNum;

　　intsimuTime;
　　
　　intcurTime,nextTime;

　　intcustomerNum;

　　longcustomerTime;

　　intarrivalLow,arrivalHigh,arrivalRange;

　　intserviceLow,serviceHigh,serviceRange;

　　Tellertellers[21];

　　Queuecustomer;

　　voidNextArrived()
　　
　　{

　　nextTime+=arrivalLow+rand()%arrivalRange;

　　}
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　　{
　　
　　returnserviceLow+rand()%serviceRange;

　　}

　　voidCustomerArrived()
　　
　　{

　　customerNum++;

　　customer.EnQueue(nextTime);
　　
　　}
　
　　voidCustomerDeparture()

　　{


　　customerTime+=(long)curTime-(long)customer.DeQueue();
　　
　　}
　　
　　};
　　
　　
　　
　　#endif
　　
　　幾點說明
　　lRun()的過程是這樣的：curTime是時鐘，從開始營業計時，自然流逝到停止營業。當顧客到的事件發生時（顧客到時間等于當前時間，小于判定是因為個別時候顧客同時到達——輸入arrivalLow＝0的情況，而在同一時間，只給一個顧客發號碼），給這個顧客發號碼（用顧客到時間標示這個顧客，入隊，來到顧客數增1）。當柜臺服務完畢時（柜臺服務完時間等于當前時間），該柜臺服務人數增1，服務時間累加，顧客離開事件發生，下一個顧客到該柜臺。因為柜臺開始都是空閑的，所以實際代碼和這個有點出入。最后，停止營業的時候，停止發號碼，還在接受服務的顧客繼續到服務完，其他還在排隊的就散伙了。
　　
　　l模擬結果分別是：各個柜臺的服務人數、服務時間、平均服務時間，總的服務人數、服務時間、平均服務時間，來的顧客總數、沒被服務的數目（來的太晚了）、接受服務顧客總等待時間、平均等待時間。
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　　l這個算法效率是比較低的，實際上可以不用隊列完成這個模擬（用顧客到時間推動當前時鐘，柜臺直接公告服務完成時間），但這樣就和實際情況有很大差別了——出納員沒等看見人就知道什么時候完？雖然結果是一樣的，但是理解起來很莫名其妙，尤其是作為教學目的講解的時候。
當然了，實際中為了提高模擬效率，本文的這個算法是不值得提倡的。
　　
l注釋掉的#definePRINTPROCESS，去掉注釋符后，在運行模擬的時候，能打印出每個時刻柜臺的服務情況（第幾個顧客，顧客到達時間，接受服務時間），但只限4個柜臺以下，多了的話屏幕就滿了（格式就亂了）。
　　
　　【后記】本來我沒打算寫這篇，后來，當我開始實現模擬的時候，竟欲罷不能了。這是數據結構這本書中第一個實際應用的例子，而且也有現實意義。你可以看出各個柜臺在不同的業務密度下的工作強度（要么給哪個柜臺出納員發獎金，要么輪換柜臺），各種情況下顧客的等待時間（人都是輪到自己就不著急了），還有各種情況下設立幾個柜臺合理（很少的空閑時間，很短的等待時間，幾乎為零的未服務人數）。例如這樣：
　　
　　for(inti=1;i<16;i++)
　　
　　{

　　Simulationa(i,240,1,4,8,15);
　　
　　a.Run();
　　
　　}

　　你模擬一下就會得出，在不太繁忙的銀行，4～5個柜臺是合適的——現在的銀行大部分都是這樣的。
　　
　　　　　　
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