离散事件模拟(银行业务模拟。实现算法3.6、3.7的程序)

2019-04-13 21:58发布

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// func3-3.cpp、algo3-12.cpp和algo3-13.cpp用到的函数及变量等 #include"c1.h" 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，Qu表示到达事件，0至Qu-1表示Qu个窗口的离开事件 }Event,ElemType; // 事件类型，有序链表LinkList的数据元素类型(见图3.40) #include"c2-5.h" // 从实际应用角度出发重新定义的线性链表结构 typedef LinkList EventList; // 事件链表指针类型，定义为有序链表 #include"bo2-6.cpp" // 基于c2-5.h存储结构的基本操作 typedef struct { int ArrivalTime; // 到达时刻 int Duration; // 办理事务所需时间 }QElemType; // 定义队列的数据元素类型QElemType为结构体类型(见图3.41) #include"c3-2.h" // 链队列存储结构 #include"bo3-2.cpp" // 链队列基本操作 // 程序中用到的主要变量(全局) EventList ev; // 事件表头指针 Event en,et; // 事件,临时变量 //FILE *fp; // 文件型指针，用于指向b.txt或d.txt文件 long int TotalTime=0; // 累计客户逗留时间(初值为0) int CloseTime,CustomerNum=0; // 银行营业时间(单位是分),客户数(初值为0) int cmp(Event a,Event 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 Random(int &d,int &i) { // 生成两个随机数 d=rand()%Blsj+1; // 1到Blsj之间的随机数(办理业务的时间) i=rand()%(Khjg+1); // 0到Khjg之间的随机数(客户到达的时间间隔) } void OpenForDay(); void CustomerArrived(); void CustomerDeparture(); void Bank_Simulation() { // 银行业务模拟函数 Link p; OpenForDay(); // 初始化事件表ev且插入第1个到达事件，初始化队列 while(!ListEmpty(ev)) // 事件表ev不空 { DelFirst(ev,ev.head,p); // 删除事件表ev的第1个结点，并由p返回其指针，在bo2-6.cpp中 // if(p->data.OccurTime<50) // 输出前50分钟内发生的事件到文件d.txt中 // fprintf(fp,"p->data.OccurTime=%3d p->data.NType=%d ",p->data.OccurTime,p->data.NType); en.OccurTime=GetCurElem(p).OccurTime; // GetCurElem()在bo2-6.cpp中，返回p->data(ElemType类型) en.NType=GetCurElem(p).NType; if(en.NType==Qu) // 到达事件 CustomerArrived(); // 处理客户到达事件 else // 由某窗口离开的事件 CustomerDeparture(); // 处理客户离开事件 } // 计算并输出平均逗留时间 printf("窗口数=%d 两相邻到达的客户的时间间隔=0～%d分钟每个客户办理业务的时间=1～%d分钟 ",Qu,Khjg,Blsj); printf("客户总数:%d, 所有客户共耗时:%ld分钟,平均每人耗时:%d分钟,",CustomerNum,TotalTime,TotalTime/CustomerNum); printf("最后一个客户离开的时间:%d分 ",en.OccurTime); } // algo3-12.cpp 银行业务模拟。实现算法3.6、3.7的程序 #define Qu 4 // 客户队列数 #define Khjg 5 // 两相邻到达的客户的时间间隔最大值 #define Blsj 30 // 每个客户办理业务的时间最大值 #include"func3-3.cpp" // 包含algo3-12.cpp和algo3-13.cpp共同用到的函数和变量等 LinkQueue q[Qu]; // Qu个客户队列 QElemType customer; // 客户记录，临时变量 //FILE *fq; // 文件型指针，用于指向a.txt文件 void OpenForDay() { // 初始化事件链表ev且插入第1个到达事件，初始化Qu个队列 int i; InitList(ev); // 初始化事件链表ev为空(见图3.42) en.OccurTime=0; // 设定第1位客户到达时间为0 // (银行一开门，就有客户来) //fprintf(fq,"首位客户到达时刻=%3d,",en.OccurTime); en.NType=Qu; // 到达 OrderInsert(ev,en,cmp); // 将第1个到达事件en有序插入事件表ev中，在bo2-6.cpp中(见图3.43) for(i=0;i代码的运行结果如下： /* 请输入银行营业时间长度(单位:分): 480 窗口数=4 两相邻到达的客户的时间间隔=0～5分钟每个客户办理业务的时间=1～30分钟 客户总数:184, 所有客户共耗时:22684分钟,平均每人耗时:123分钟,最后一个客户离开的时 间:753分 Press any key to continue */

文件a.txt 的内容是每位客户的到达时刻和他办理业务所需的时间(二者根据随机函数
依次生成)以及他所排的队列等信息。排队的原则是排在人数最少的队列，如果有不止一
队的人数都同为最少，则排在序号最小的队列。由文件a.txt 的第3 条记录可知，第8 分
钟来了一个办理业务需要17 分钟的客户，这时除0 队有1 人外(1 队在第4 分钟来的人，
已在第7 分钟离去)，1～3 队均无人，客户排在了序号最小的1 队。
文件b.txt 的内容是事件表ev 的历史记录。ev 就象一个安装在门口的监视器，按照时
间顺序，记录客户的到达和离去。对于离去的客户，还要记录是由哪个窗口离去。文件
b.txt 的第3 条记录记下了第7 分钟在1 队(1 号窗口)发生了一个离去事件。这和由文件
 a.txt 推算的结果(见图345)相吻合。 主程序main()的第5 行语句的作用是根据程序运行当前时间的不同，产生不同的随机
函数。否则，随机数总是一样的。在调试程序时，希望每次产生相同的随机数，以便分析
程序运行结果。而在实际应用时，则希望每次产生不同的随机数。
在运行algo3-12.cpp 时不会产生a.txt 和b.txt 文件，因为有关产生这两个文件的语句
已标为注释。在调试程序时，可加一些输出语句帮助分析，最后提交的程序应只输出需要
的结果。实际上，迷宫求解问题中，图311(到达终点时栈S 的内容)的数据也是根据增
加的输出语句得出的。
以上是银行开4 个服务窗口，两相邻客户到达的时间间隔为0～5 分钟，每个客户办
理业务所需的时间为1～30 分钟的模拟结果。模拟结果显示，客户等候耗时太多。最后一
个客户离开时，已14 个半小时了。如果开6 个窗口(修改程序algo3-12.cpp 的第1 行，定
义Qu 为6，6 个队列)，程序运行结果如下

平均每位客户等候耗时大大缩短。
目前银行大多使用排队机，即1 个队列，多个窗口。algo3-13.cpp 是根据这种情况编
制的程序。其中OpenForDay()、CustomerArrived()和CustomerDeparture()等3 个函数与
algo3-12.cpp 中的相应函数是同名函数，但内容不同。而Bank_Simulation()，甚至main()
函数(除了打开的文件名不同之外)都是相同的。
// algo3-13.cpp 使用排队机的银行业务模拟 #define Qu 4 // 窗口数 #define Khjg 5 // 两相邻到达的客户的时间间隔最大值 #define Blsj 30 // 每个客户办理业务的时间最大值 #include"func3-3.cpp" // 包含algo3-12.cpp和algo3-13.cpp共同用到的函数和变量等 LinkQueue q; // 排队机队列q QElemType customer[Qu]; // Qu个客户队列元素, 存放正在窗口办理业务的客户的信息 //FILE *fq; // 文件型指针，用于指向c.txt文件 //int j=0; // 计数器，产生c.txt文件用到 Boolean chk[Qu]; // 窗口状态，1为闲，0为忙 void OpenForDay() { // 初始化事件链表ev且插入第1个到达事件，初始化排队机q，初始化Qu个窗口为1(空闲) int i; InitList(ev); // 初始化事件链表ev为空(见图3.42) en.OccurTime=0; // 设定第1位客户到达时间为0(银行一开门，就有客户来) en.NType=Qu; // 到达 OrderInsert(ev,en,cmp); // 将第1个到达事件en有序插入事件表ev中，在bo2-6.cpp中(见图3.43) InitQueue(q); // 初始化排队机队列q(见图3.47) for(i=0;i
代码的运行结果如下： /* 请输入银行营业时间长度(单位:分): 480 窗口数=4 两相邻到达的客户的时间间隔=0～5分钟每个客户办理业务的时间=1～30分钟 客户总数:184, 所有客户共耗时:22323分钟,平均每人耗时:121分钟,最后一个客户离开的时 间:724分 Press any key to continue */


 和algo3-12.cpp 的运行结果相比，在营业时间、营业窗口数和客户总数相同条件下，
algo3-13.cpp 的平均每人耗时和最后一个客户离开的时间比algo3-12.cpp 要略小。因为没
有调用srand()函数，两程序产生的随机数是一样的(通过比较文件a.txt 和c.txt 的内容可
看出)。不同的是，客户所排队列或窗口不完全相同。algo3-12.cpp 在关门后(不再有客户
进入)可能出现某队已空，而其他队还有若干人的情况。这就延长了最后一个客户离开的
时间，也增大了平均每人耗时。
 修改程序algo3-13.cpp 的第1 行，定义Qu 为6，6 个队列，程序运行结果如下：

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