👉博__主👈:米码收割机
👉技__能👈:C++/Python语言
👉专__注👈:专注主流机器人、人工智能等相关领域的开发、测试技术。
系列文章目录
目录
- 系列文章目录
- 一、设计要求
- 二、设计思路
- 1. 总体设计思路
- 2. 数据结构设计
- 2.1 定义车结构体(Car)
- 2.2 定义停车场结构体(Stack)
- 2.3 定义便道结构体(Queue)
- 3. 模块说明与代码
- 3.1 初始化模块
- 3.1.1 初始化栈
- 3.1.2 初始化队列
- 3.2 判满/判空操作
- 3.2.1 栈的判满与判空
- 3.2.2 队列的判满与判空
- 3.3 基本数据操作
- 3.3.1 栈操作:入栈与出栈
- 3.3.2 队列操作:入队与出队
- 3.4 车辆到达处理模块
- 3.5 车辆离开处理模块
- 3.6 菜单与主函数
- 3.6.1 显示菜单
- 3.6.2 主函数
- 三、可视化分析
一、设计要求
一、停车场管理系统的设计与实现
1设计要求
1.1问题描述(任务)
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,则排以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时,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。
1.2基本功能60~70分
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应交纳的费用和它在停车场内停留的时间。
1.3建议拓展的功能20分
①系统功能以菜单方式显示
②车辆编号为字符型
③设置屏幕字体颜色
④单位时间收费值可以修改
二、设计思路
1. 总体设计思路
本系统模拟车辆进入停车场和在便道等待的管理情况,主要思想包括:
-
数据结构选择
- 用栈(Stack)来模拟停车场。停车场遵循先进后出(LIFO)原则,当车离开时,需要将后进车辆先弹出,才能找到目标车辆,然后再将中间车辆重新入栈。
- 用循环队列(Queue)来模拟便道的等待队列。便道按照先进先出(FIFO)管理,等待车辆可以依次进入停车场。
-
基本操作
- 车辆到达:当车辆到达系统时,若停车场未满,则直接进入停车场;否则,车辆进入便道等待。
- 车辆离开:车辆在离开停车场时,需要先从停车场中找到目标车辆,计算费用,并将临时存放的非目标车辆依次恢复入栈。同时,便道队列中的第一辆车会进入停车场。
- 收费设置:系统支持修改每单位时间的收费标准。
-
菜单驱动
系统通过文本菜单与用户交互,用户可选择车辆到达、车辆离开、修改收费值及退出系统。
2. 数据结构设计
2.1 定义车结构体(Car)
车的基本信息包括车牌号、到达时间和离开时间。
代码如下:
typedef struct {char id[10]; // 车牌号int arrive_time; // 到达时间int leave_time; // 离开时间
} Car;
2.2 定义停车场结构体(Stack)
使用栈结构模拟停车场,数组保存车信息,top
表示栈顶指针。
代码如下:
#define MAX_CAR 10 // 定义停车场最大车位数typedef struct {Car cars[MAX_CAR];int top;
} Stack;
2.3 定义便道结构体(Queue)
采用循环队列模拟便道。数组存放等待车辆,front
、rear
分别为队头和队尾指针。
代码如下:
#define MAX_WAIT 10 // 定义便道最大等待车位数typedef struct {Car cars[MAX_WAIT];int front;int rear;
} Queue;
3. 模块说明与代码
3.1 初始化模块
3.1.1 初始化栈
初始化时将 top
设为 -1,表示栈为空。
void initStack(Stack *s) {s->top = -1;
}
3.1.2 初始化队列
初始化队列时,将 front
和 rear
都设置为 0。
void initQueue(Queue *q) {q->front = q->rear = 0;
}
3.2 判满/判空操作
3.2.1 栈的判满与判空
- 栈满判断:当
top
达到MAX_CAR - 1
时,表示停车场已满 - 栈空判断:
top
的值为 -1 时表示停车场为空
int isStackFull(Stack *s) {return s->top == MAX_CAR - 1;
}int isStackEmpty(Stack *s) {return s->top == -1;
}
3.2.2 队列的判满与判空
- 队列满判断:利用循环队列,当
(rear + 1) % MAX_WAIT == front
时,队列满 - 队列空判断:当
rear == front
时,队列为空
int isQueueFull(Queue *q) {return (q->rear + 1) % MAX_WAIT == q->front;
}int isQueueEmpty(Queue *q) {return q->rear == q->front;
}
3.3 基本数据操作
3.3.1 栈操作:入栈与出栈
- 入栈:在栈不满时,将车辆数据存入数组并更新
top
- 出栈:在栈不空时,从栈顶弹出车辆数据,并将
top
减 1
void pushStack(Stack *s, Car car) {if (isStackFull(s)) {printf("停车场已满\n");return;}s->cars[++s->top] = car;
}Car popStack(Stack *s) {if (isStackEmpty(s)) {printf("停车场为空\n");Car empty_car = {"", -1, -1};return empty_car;}return s->cars[s->top--];
}
3.3.2 队列操作:入队与出队
- 入队:在队列未满时,将车辆添加到
rear
处,并更新队尾 - 出队:在队列非空时,从
front
处取出车辆,并更新队头
void enqueue(Queue *q, Car car) {if (isQueueFull(q)) {printf("便道已满\n");return;}q->cars[q->rear] = car;q->rear = (q->rear + 1) % MAX_WAIT;
}// 此处省略20行代码}Car car = q->cars[q->front];q->front = (q->front + 1) % MAX_WAIT;return car;
}
3.4 车辆到达处理模块
当车辆到达时,首先构造车辆记录(包括车牌、到达时间及初始化离开时间),然后判断停车场是否有空位:
- 如果停车场满,则将车辆加入便道队列;
- 否则直接入栈到停车场。
void carArrival(Stack *parking, Queue *waiting, char *id, int time) {Car car;strcpy(car.id, id); // 设置车牌号car.arrive_time = time; // 设置到达时间car.leave_time = -1; // 初始化离开时间if (isStackFull(parking)) {enqueue(waiting, car); // 停车场满,将车加入便道printf("车牌号%s的车停在便道上\n", id);} else {pushStack(parking, car); // 停车场未满,将车推入停车场printf("车牌号%s的车停在停车场内\n", id);}
}
3.5 车辆离开处理模块
当车辆离开时,需要从停车场中找到目标车辆,因此需要使用一个临时栈辅助:
- 从停车场栈中依次弹出车辆,直到找到目标车辆。
- 找到车辆后设置离开时间,并计算停车持续时间及费用。
- 将临时栈中暂时移出的车辆重新推入停车场,以保持原有顺序。
- 如果便道有等待车辆,则将便道队首的车辆进入停车场,并更新其到达时间为当前离开的时间。
void carDeparture(Stack *parking, Queue *waiting, char *id, int time, int fee_per_unit) {Stack temp_stack;initStack(&temp_stack); // 初始化临时栈Car car;int found = 0;// 从停车场中寻找要离开的车while (!isStackEmpty(parking)) {car = popStack(parking);if (strcmp(car.id, id) == 0) {found = 1;car.leave_time = time; // 设置离开时间break;// 此处省略20行代码printf("车牌号%s的车从便道进入停车场\n", next_car.id);}}
}
3.6 菜单与主函数
3.6.1 显示菜单
菜单函数将显示系统支持的操作选项,包括车辆到达、离开、修改收费值以及退出系统。
void displayMenu() {printf("\n停车场管理系统\n");printf("1. 车辆到达\n");printf("2. 车辆离开\n");printf("3. 修改收费值\n");printf("4. 退出系统\n");printf("请选择操作: ");
}
3.6.2 主函数
在 main()
函数中,首先初始化停车场和便道数据结构,然后进入菜单循环,根据用户选择调用相应模块,最后程序退出。
int main() {Stack parking;Queue waiting;initStack(&parking); // 初始化停车场栈initQueue(&waiting); // 初始化便道队列int fee_per_unit = 2; // 每单位时间收费值int choice;char id[10];int time;// 主循环:显示菜单并处理用户选择while (1) {displayMenu();scanf("%d", &choice);switch (choice) {case 1:printf("请输入车牌号: ");scanf("%s", id); // 输入车牌号printf("请输入到达时间: ");// 此处省略20行代码default:printf("无效的选择,请重新输入\n");}}return 0;
}
三、可视化分析