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C++数据结构学习:事件驱动模拟
文章来源:互联网 作者:happycock/CSDN

  我看的两本教科书(《数据结构(C语言版)》还有这本黄皮书)都是以这个讲解队列应用的,而且都是银行营业模拟(太没新意了)。细比较,这两本书模拟的银行营业的方式还是不同的。1997版的《数据结构(C语言版)》的银行还是老式的营业模式(毕竟是1997年的事了),现在的很多地方还是这种营业模式——几个窗口同时排队。

   这种方式其实不太合理,经常会出现先来的还没有后来的先办理业务(常常前面一个人磨磨蹭蹭,别的队越来越短,让你恨不得把前面那人干掉)。1999版的这本黄皮书的银行改成了一种挂牌的营业方式,每个来到的顾客发一个号码,如果哪个柜台空闲了,就叫号码最靠前的顾客来办理业务;如果同时几个柜台空闲,就按照一种法则来决定这几个柜台叫号的顺序(最简单的是按柜台号码顺序)。这样,就能保证顾客按照先来后到的顺序接受服务——因为大家排在一个队里。这样的营业模式我在北京的西直门工商银行见过,应该说这是比较合理的一种营业模式。不过,在本文中最重要的是,这样的营业模式比较好模拟(一个队列总比N个队列好操作)。

   原书的这部分太难看了,我看的晕晕的,我也不知道按照原书的方法能不能做出来,因为我没看懂(旁白:靠,你小子这样还来现眼)。我按照实际情况模拟,实现如下:

   #ifndefSimulation_H

   #defineSimulation_H

   #include

   #include

   #include

   classTeller

   {

  public:

   inttotalCustomerCount;

   inttotalServiceTime;

   intfinishServiceTime;

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

   finishServiceTime(0){}

   };

   //#definePRINTPROCESS

   classSimulation

   {

   public:

   Simulation()

   {

   cout<<ENDL<<"输入模拟参数"<<ENDL;

   cout<<"柜台数量:";cin>>tellerNum;

   cout<<"营业时间:";cin>>simuTime;

   cout<<"两个顾客来到的最小间隔时间:";cin>>arrivalLow;

   cout<<"两个顾客来到的最大间隔时间:";cin>>arrivalHigh;
  
   cout<<"柜台服务最短时间:";cin>>serviceLow;

   cout<<"柜台服务最长时间:";cin>>serviceHigh;

   arrivalRange=arrivalHigh-arrivalLow+1;

   serviceRange=serviceHigh-serviceLow+1;

   srand((unsigned)time(NULL));
  
   } 

 Simulation(inttellerNum,intsimuTime,intarrivalLow,intarrivalHigh,intserviceLow,intserviceHigh)

   :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<<ENDL;

   cout<<"tellerID";

   for(intk=1;k<=tellerNum;k++)cout<<"\tTELLER"<<K;

   cout<<ENDL;

   #endif

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

   }

   #ifdefPRINTPROCESS

   cout<<"Time:"<<CURTIME<<"";

   #endif

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

   {

   if(tellers[i].finishServiceTime<CURTIME)TELLERS[I].FINISHSERVICETIME=CURTIME;

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

   {

   intt=NextService();

   #ifdefPRINTPROCESS
  
   cout<<'\t'<<CUSTOMERNUM+1<<'('<<CUSTOMER.GETFRONT()<<','<<T<<')';

   #endif

   CustomerDeparture();

   tellers[i].totalCustomerCount++;

   tellers[i].totalServiceTime+=t;

   tellers[i].finishServiceTime+=t;
    
   }

   #ifdefPRINTPROCESS

   elsecout<<"\t";
  
   #endif
  
   }

   #ifdefPRINTPROCESS

   cout<<ENDL;

   #endif

   }

   PrintResult();

   }
   voidPtintSimuPara()

   {

 cout<<ENDL<<"模拟参数"<<ENDL;

   cout<<"柜台数量:"<<TELLERNUM<<"\T营业时间:"<<SIMUTIME<<ENDL;

   cout<<"两个顾客来到的最小间隔时间:"<<ARRIVALLOW<<ENDL;

   cout<<"两个顾客来到的最大间隔时间:"<<ARRIVALHIGH<<ENDL;;

   cout<<"柜台服务最短时间:"<<SERVICELOW<<ENDL;

   cout<<"柜台服务最长时间:"<<SERVICEHIGH<<ENDL;

   }

   voidPrintResult()

   {

   inttSN=0;

   longtST=0;

   cout<<ENDL;
  
   cout<<"----模拟结果------";

   cout<<ENDL<<"TELLERID\TSERVICENUM\TSERVICETIME\TAVERAGETIME"<<ENDL;

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

   {

   cout<<"TELLER"<<I;

   cout<<'\t'<<TELLERS[I].TOTALCUSTOMERCOUNT<<"";TSN+=TELLERS[I].TOTALCUSTOMERCOUNT;

   cout<<'\t'<<TELLERS[I].TOTALSERVICETIME<<"";TST+=(LONG)TELLERS[I].TOTALSERVICETIME;

   cout<<'\t';

   if(tellers[i].totalCustomerCount)

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

   elsecout<<0;

   cout<<""<<ENDL;
  
   }

   cout<<"TOTAL\t"<<TSN<<"\T"<<TST<<"\T";

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

   cout<<""<<ENDL;

   cout<<"CustomerNumber:\t"<<CUSTOMERNUM<<"\TNOSERVICE:\T"<<CUSTOMERNUM-TSN<<ENDL;

   cout<<"CustomerWaitTime:\t"<<CUSTOMERTIME<<"\TAVGWAITTIME:\T";

   if(tSN)cout<<(float)customerTime/(float)tSN;elsecout<<0;
  
   cout<<ENDL;
  
   }
   
   private:
  
   inttellerNum;

   intsimuTime;
  
   intcurTime,nextTime;

   intcustomerNum;

   longcustomerTime;

   intarrivalLow,arrivalHigh,arrivalRange;

   intserviceLow,serviceHigh,serviceRange;

   Tellertellers[21];

   Queuecustomer;

   voidNextArrived()
  
   {

   nextTime+=arrivalLow+rand()%arrivalRange;

   }

    intNextService()
  
   {
  
   returnserviceLow+rand()%serviceRange;

   }

   voidCustomerArrived()
  
   {

   customerNum++;

   customer.EnQueue(nextTime);
  
   }
 
   voidCustomerDeparture()

   {

   customerTime+=(long)curTime-(long)customer.DeQueue();
  
   }
  
   };
  
  
  
   #endif
  
   几点说明
   lRun()的过程是这样的:curTime是时钟,从开始营业计时,自然流逝到停止营业。当顾客到的事件发生时(顾客到时间等于当前时间,小于判定是因为个别时候顾客同时到达——输入arrivalLow=0的情况,而在同一时间,只给一个顾客发号码),给这个顾客发号码(用顾客到时间标示这个顾客,入队,来到顾客数增1)。当柜台服务完毕时(柜台服务完时间等于当前时间),该柜台服务人数增1,服务时间累加,顾客离开事件发生,下一个顾客到该柜台。因为柜台开始都是空闲的,所以实际代码和这个有点出入。最后,停止营业的时候,停止发号码,还在接受服务的顾客继续到服务完,其他还在排队的就散伙了。
  
   l模拟结果分别是:各个柜台的服务人数、服务时间、平均服务时间,总的服务人数、服务时间、平均服务时间,来的顾客总数、没被服务的数目(来的太晚了)、接受服务顾客总等待时间、平均等待时间。

 l这个算法效率是比较低的,实际上可以不用队列完成这个模拟(用顾客到时间推动当前时钟,柜台直接公告服务完成时间),但这样就和实际情况有很大差别了——出纳员没等看见人就知道什么时候完?虽然结果是一样的,但是理解起来很莫名其妙,尤其是作为教学目的讲解的时候。当然了,实际中为了提高模拟效率,本文的这个算法是不值得提倡的。
  
l注释掉的#definePRINTPROCESS,去掉注释符后,在运行模拟的时候,能打印出每个时刻柜台的服务情况(第几个顾客,顾客到达时间,接受服务时间),但只限4个柜台以下,多了的话屏幕就满了(格式就乱了)。
  
   【后记】本来我没打算写这篇,后来,当我开始实现模拟的时候,竟欲罢不能了。这是数据结构这本书中第一个实际应用的例子,而且也有现实意义。你可以看出各个柜台在不同的业务密度下的工作强度(要么给哪个柜台出纳员发奖金,要么轮换柜台),各种情况下顾客的等待时间(人都是轮到自己就不着急了),还有各种情况下设立几个柜台合理(很少的空闲时间,很短的等待时间,几乎为零的未服务人数)。例如这样:
  
   for(inti=1;i<16;i++)
  
   {

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

   你模拟一下就会得出,在不太繁忙的银行,4~5个柜台是合适的——现在的银行大部分都是这样的。

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