银行业务模拟系统数据结构课程设计方案

1 银行业务模拟系统数据结构课程设计方案 一、目的 巩固和加深对数据结构的理解，通过上机实验、调试程序，加深对课本知识的理解，最终使学生能够熟练应用数据结构的知识写程序。 （ 1）通过本课程的学习，能熟练掌握几种基本数据结构的基本操作。 （ 2）能针对给定题目，选择相应的数据结构，分析并设计算法，进而给出问题的正确求解过程并编写代码实现。 二、要求 一种是申请从银行得到一笔资金，即取款或借款；第二种是向银行投入一笔资金，即存款或还款。 应地有两个队列。客户到达银行后先排第一个队。处理每个客户业务时，如果属于第一种，且申请额超出银行现存资金总额而得不到满足时，则立即排入第二个队等候，直至满足时才离开银行， 否则业务处理完后立即离开银行。 3. 每接待完一个第二种业务的客户，则顺序检查和处理第二个队列中的客户 ,对能满足的申请者予以满足，不能满足者重新排到第二个队列的队尾。 在此检查过程中 ,一旦银行资金总额少于或等于刚才第一个队列中最后一个客户 (第二种业务 )被接待之前的数额，或者本次已将第二个队列检查或处理了一遍，就 停止检查（因为此时已不可能还有满足者） ,转而继续接待第一个队列的客户。 5. 任何时刻都只开一个窗口 ,营业时间结束时所有客户立即离开银行。通过离散的模拟方法求出客户在银行内逗留的平均时间 三、设计期限 日 期 内 容 取参考书，查阅有关文献资料，完成资料搜集和系统分析工作。 建相关数据结构 ,录入源程序。 试程序并记录调试中的问题，初步完成课程设计报告。 交课程 设计报告打印版和电子版的论文程序 2 前 言 课程设计是实践性教学中的一个重要环节，它以某一课程为基础，可以涉及和课程相关的各个方面，是一门独立于课程之外的特殊课程。课程设计是让同学们对所学的课程更全面的学习和应用，理解和掌握课程的相关知识。数据结构是一门重要的专业基础课，是计算机理论和应用的核心基础课程。 数据结构课程设计，要求学生在数据结构的逻辑特性和物理表示、数据结构的选择和应用、算法的设计及其实现等方面，加深对课程基本内容的理解。同时，在程序设计方法以及上机操作等基本技能和科学作风方 面受到比较系统和严格的训练。 在这次的课程设计中我选择的题目是银行业务模拟系统。一般某个银行在某个地区营业前，都要进行市场调查与分析。通过调查，分析开多少个窗口使效率最高，而且不会产生较大的冗余。做此项调查通常要花费大量的人力物力，因此我借助计算机系统产生的随机数（时间间隔，每个客户办理的款数以及处理时间）对银行客户的离散事件进行预测，通过银行业务模拟系统计算出客户在银行逗留的总时间并计算出客户在银行的平均逗留时间。通过计算机模拟的方法减少实际调查的劳动量，资金及时间耗费，轻松的得到高效的方法。 目 录 第 1章 需求分析 1 第 2章 总体设计 2 2 2 2 3 4 5 6 第 3 章 详细设计 7 第 4 章 编码与调试 20 试程序过程遇到的问题及解决的方法 20 20 第 5 章 总结 24 参考文献 25 附录 26 1 第 1章 需求分析 项目背景 随着我国经济的高速发展人民生活水平日益提高，银行在人民的日常生活中扮演着越来越重要的角色，相应的人民对各银行软件的需求也日益 迫切，针对这种情况我们小组在收集了大量的信息后，结合自己所学的知识，编写了这个系统。 但由于我们目前的水平有限，未能顺利的运行出这个系统，至于其可行性，还有待于进一步的探讨和加工整改。 问题描述 客户业务分为两种。第一种是申请从银行得到一笔资金，即取款或借款。第二种是向银行投入一笔资金，即存款或还款。银行有两个服务窗口，相应地有两个队列。客户到达银行后先排第一个队。处理每个客户业务时，如果居于第一种，且申请额超出银行现存资金总额顺得不到满足，则立刻排入第二个队等候，直至满足时才离开银行；否则业务处理完后立 刻离开银行。每接待完一个第二种业务的客户，则顺序检查相处理 (如果可能 )第二个队列中的客广，对能满足的申请者予以满足，不能满足者重新排列第二个队列的队尾。注意，在此检查过程中，一旦银行资金总额少于或等于刚才第一个队列中最后一个客户 (第二种业务 )被接待之前的数额，或者本次已将第二个队列检查或处理了一遍，就停止被盗 (因为此时已不可能还有能满足者 )转而继续接待第一个队列的客户。任何时刻都只开一个窗口。假设检查不需要时间。营业时间结束时所有存户立即离开银行。 写一个上述银行业务的事件驱动模拟系统，通过模拟方法 求出客户在银行内逗留的平 均时间。 测试数据 一天营业开始时银行拥有的款额为 10000(元 )营业时间为 600(分钟 )。其他模拟参量 自定。注意测定两种极端的情况：一是两个到达事件之间的间隔时间很短，而客户的交易时 间很长，另一个恰好相反，设置两个到达事件的间隔时间很长，而客户的交易时间很短。 实现提示 事件有两类；到达银行和离开银行。韧始时银行现存资金总额为 始营业后的第 个事件是客户到达，营业时间从 0到 达事件发生时随机地设置此客户的交 易时间相距 下一到达事件之间的时间间隔。每个客户要办理的款额也是随机确定的，用负值 和正值分别表示第一类相第二类业务。变量 及上述两个随机量的上下界 均文互地从终端读入，作为模拟参数。 两个队列和一个事件表均要用动态存储结构实现。注意弄清应该在什么条件下设置离开事件，以及第二个队列甩怎样的存储结构实现时可以获得较高的效率。注意：事件表是按 时间顺序有序的。 2 第 2 章 总体设计 为了计算平均时间，就要掌握每个客户到达银行和离开银行这两个时刻，后者减去 前者即为每个客户在银行逗留的时间。所有客户逗留时间的总和被一天内进入银行的客户数除便是所求的平均时间。 事件的主要信息是事件类型和事件发生的时刻，算法中要处理的事件有两类：一类是客户到达的时间，另一类是客户离开的时间。前一类事件发生的时刻随客户到来自然形成，后一类事件发生时刻则由客户事务所需时间 和等待所耗时间而定。由于驱动程序是按时间发生时刻的先后顺序进行，则事件表应该是有序表，其主要操作是插入和删除事件。 由于在实际的银行中，客户到达的时刻及其办理事务所 需时间都是随机的，在模拟程序中可用随机数代替，不失一般性。假设第一个客户进门的时刻为 0，即是模拟程序处理的第一个事件，之后每个客户到达的时刻在前一个客户到达时设定。因此在客户到达事件发生时需先产生两个随机数：其一为此时刻到达的客户办理事务所需时间 二为下一个客户将到达的时间间隔 设当前事件发生的时刻为 下一个客户到达事件发生的时刻为 此应产生一个新的客户到达时间插入表；刚到达的客户则应插入到当前所含元素最少的队列 中；若该队列在插入前为空，则还应产生一个客户离开事件插入事件表。 客户离开时间的处理比较简单。首先计算该客户在银行逗留的时间，然后从队列中删除该客户后查看队列是否为空，若不空则设定一个新的队头客户离开事件。 1银行业务模拟程序的主要处理对象是“事件”，事件的主要信息是事件的类型和事件的发生时刻。算法中处理的事件有两类：一类是客户到达事件；另一类是客户离开事件。前一类事件发生的时刻随客户的到来自然形成；后一类事件发生的时刻由客户办理业务所需时间和等待时间而定。由于程序驱动是按 事件发生时刻的先后顺序进行的，所以事件表应是有序表，其主要操作是插入和删除事件，用一个单链表表示。 2银行业务模拟程序中需要的另一数据结构是表示客户排队的队列，由于假设银行有 2个窗口，因此程序中需要 2个队列，队列中有关客户的信息是客户到达的时间和客户办理业务所需要的时间。队列中的队头客户即为正在窗口办理事务的客户，他办完业务离开队列的时刻影响着即将发生的客户离开事件的时刻，我们要记录前一客户的离开时间。这就是说，对每个队头客户都存在一个将要驱动 3 的客户离开事件。因此在任何时刻即将发生的事伯只有 4种可能： 1） 新的客户到达； 2）队列 1队头客户办完业务离开； 3）队列 1取款客户由于得不到满足而转至队列 2； 4）队列 2队头客户办完业务离开； 3. 为了使编写的程序具有通用性，在编程序时将银行的营业时间、初始存款 客户办理业务的最长时间及两个客户到达的最大时间间隔都设置成程序运行时动态输入，但是客户办理业务的时间和两个客户到达的时间间隔用随机函数产生的随机数表示。这样可以对程序进行理性的分析，从而实现真正离散事件的模拟。 4. 测试数据。 客户的存取款金额 ,不大于 5000元 客户办理业务所要时间，不大于 20 分钟 下个客户到达的时间间隔，不大于 30分钟 当然，系统的模拟性能完全不受这些规定的限制，用户完全可以根据实际需要作简单的修改和调整而且以上各模拟量均由随机函数给出，符合离散事件要求 第 1 次：完成程序的主框架设计，进行调试，验证其正确性； 第 2次：详细设计，进行调试，验证其正确性； 第 3次：进行整体调试，运行程序，对运行结果进行分析，完成实验报告。 4 行业务模拟程序流程图（如图 1） 否 否 是 是 否 结束 进入队列 1 排队 服务并离开 能否满足客户 服务并离开 进队 2 等待 接待 1 个存款业务顺序检查队 2能否满足 取队头 队头是否存在 时间到？ 开始 客户到达 5 （图 1） 本程序包含三个模块 主程序模块： 输出主界面； 选择操作：进入银行业务模拟系统退出程序； 入银行业务模拟窗口 ) ;进行初始化操作； 输出格式控制； 银行业务模拟： 要处理的事件时 ) /有事件可处理 ; /队列 1出队列 ,并用 户到达 ) ; /处理客户到达事件 ; /处理客户离开事件 /计算出客户的平均逗留时间并输出 返回主界面： 选择操作：继续进行业务模拟退出程序； 择的是退出 ) 退出程序； 客户到达事件处理模块实现客户信息队列的抽象数据类型 客户 离开事件处理模块实现有序事件链表的抽象数据类型 6 函数调用关系 如图 2所示： （图 2） 设定客户信息队列的抽象数据类型定义 : 数据对象 : D=ai|i=1,2, ,n, n 0 数据关系 : |i=2,3, ,n 基本操作 : Q) 操作结果：构造一个空队列。 Q) 初始条件：队列已存在。 操作结果：销毁队列，此队列不再存在。 Q, 初始条件：队列已存在。 操作结果：新元素 队列。 Q,&初始条件：队列已存在。 操作结果：队头元素出队列，并以 回其值。 ) 初始条件：队列已存在。 操作结果：返回队列中元素的个数，即队列长度。 主函数 调用 客户到达事件处理模块 调用客户到达事件处理模块 7 第 3章 详细设计 1 源文件中所包 含的头文件 # # 宏定义 #5000 /个人业务值 ,交易额上限 #K 1 #0 #2 3 定义的结构体 ; /事件发生时间 ， 0表示到达事件， 1表示离开事件。同时用 1表示存款， 2表示取款。 ;/交易金额 /等待队列元素 ; /办理业务时间 8 4 全局变量 ; /客户逗留总时间 ;/每个顾客办理的款数 ; /下一用户到达的时间间隔 ; /办理业务的次序 /系统现在时间 1; 2; /事件 /列表 2元素 5 初始化队列 1 9 ; K; 6 初始化队列 2 ; K; 7 销毁队列 1 K; 8 销毁队列 2 K; 10 9 队列 1 入队列 p,r,p=(; p) p-p-p-p-p-r=r) if(p- if(r= p-r; p; p; p-r; r1=r;r=r- r) p; p; 11 p-p; p; K; 10 队列 2 入队列 p; p=(; p) p-p-p-p-p; p; K; 11 若队列 1 不空，则删除 用 p; p=p-p-p-p- 12 p-p-p) /只有一个人时 p); K; 12 若队列 2 不空，则删除 用 p; p=p-p-p-p-p) /只有一个人时 p); K; 13 营业时间结束，全部客户离开银行 ; ; 14 产生随机数 *%; /下个客户到达的时间间隔，不大于 %; /每个顾客办理的款数，不大于 %; /客户办理业务所要时间，不大于 %2; /事件类型分为 0和 1两种 13 K; 15 初始化操作 请输入银行的初始存款： ); %d,& 请输入银行的营业时间（分 钟）： ); %d,& 请输入最大到达时间间隔（分钟）： ); %d,& 请输入最大的处理时间（分钟）： ); %d,& ; /客户逗留总时间（初始值） ; /办理业务的次序（初始值） ; /初始化队列 1 ; /初始化队列 2 ; /到达时间 ; /事件发生时间 ; /事件类型，暂时值 ; /交易金额，暂时值 ; /办理业务时间，暂时值 ; /事件进队列 16 查找上一离开事件的发生时间 p; i=0; p=p!= if(p-0) 14 i=p-p=p- i; 17 处理客户到达事件 i; ( &(&(; /设置一离开事件插入事件表 ; /0变 1， 1变 2 i=; /查找上一离开事件的发生时间 if(i=0) /第一位顾客 if(i=+本事件处理时间 /上一事件离开之后，本事件才到达 +本事件处理时间 ; /设置下一用户到达事件插入队列 1 ; ; /暂时值 ; /暂时值 ; /暂时值 ; 18 返回队列 2 的长度 15 i=0; p; p=p) i+; p=p- i; 19顺序检查队列 2 是否有满足条件者 i,j,z=0; i=; /用 i 返回队列 2长度 j=1; -tt%dtt%dtt%dtt%dt%dn,z,z, ( /更新系统当前时间 /更新逗留时间 /更新资金总额 ; /更新实现交易的客户数 16 %ldtt%dtt%dtt%dtt%dt-%dn,(; /若队列 2出队元素的要交易的金额 银行现存金额，不能办理 if( -tt%dtt%dtt%dtt%dt%dn,z,z,( ; /继续插入队列 2的队尾，继续等待 K; 20 队列 1 离开事件减 理业务时间） e) / p,q,r; p= r=if(p) if(p-0) q=p-r-q; /删除结点 p- /到达时间 p- /事件发生时间 17 p- /事件类型 p- /办理业务时间 p- /数额 p); ; K; 21 处理客户离开事件 i; i= /业务类型， 1表示存款， 2表示取款 if(i= /是否是办理存款 if(,全部客户离开银行 ; ，继续办理 /更新逗留的总时间 +; /更新服务的客户数 /更新系统当前时间 %ldtt%dtt%dtt%dtt%dt%dn, ; /检查队列 2是否有满足条件者 if(，当申请金额不能满足时，离开队列 1进入队 18 列 2等待 ; ; /进入队列 2继续等待 ,当能满足所申请金额时进行队列 1 if(,全部客户离开银行 ; +=; /更新资金总额 +; /更新客户总数 %ldtt%dtt%dtt%dtt%dt-%dn, 22主函数 n; =n); 欢迎使用银行业务模拟系统 n; ; 姓名：杨丹丹 n ); 学号 : 1242152137n ); 班级： 12信管 1班 n ); =n); 19 请选择开始或退出 :n ); n); n); %d,&n); n=1) ; /初始化操作 n); n); ; /队列 1出队列 ,并用 if(0) /表示客户到达， 1表示客户离开 ; /处理客户到达事件 ; /处理客户离开事件，业务类型 表示存款， 2表示取款 ） : %ldn,; ） : %dn, 钟） : %dn, 钟） : %fn,( ; 以上为模拟结果 !请继续选择继续或 退出 :n ); n); n); %d,&n); if(n=0) 谢谢使用本系统，再见 ! ); 20 第 4 章 编码与调试 首先是对指针初始化的问题，一些指针如果不先申请一个新变量就会报错，即使是直接把这个指针赋值为空也要现为其申请一个新的空间。其次就是对循环退出条件的选择，有几次 发现模拟过程出现了停止现象，此时发现问题就可以对循环体进行调试，一般只要对循环体内加上一些认为的输出判断它的执行情况就可以比较方便的发现和解决问题。 1、进入演示程序后，即显示文本方式的主界面窗口，如图 3： （图 3） 2. 程序测试结果 在此程序中我通过宏定义语句 #5000设置了 个人业务值的交易上限。但系统的模拟性能完全不受这些规定的限制，可以通过改变此上限来随机产生不同范围的交易额。用户完全可以根据实际需要作简单的修改和调整。而且 时间间隔，每个客户办理的款数以及处理时间这些 模拟量均 21 由随机函数给出，符合离散事件要求。为了测试程序的健壮性，可以输入不同的数据进行测试。 我测试的第一组数据是： 银行初始存款： 10000 元 营业时间： 480分钟（即 8小时） 两个客户到达的最大时间间隔： 30分钟 最大处理时间： 20分钟 显示文本方式的主界面窗口，如图 4： （图 4） 进一步按回车键，即出现如下图 5的界面： 22 （图 5） 即成为了死循环，不能行通 。进一步的对程序进行整改，调试，又运行出如下图 6的界面 （图 6 ） 23 此次运行的程序中，没有进入模拟系统，但也没形成死循环，原因是主函数没有调用模拟系统的子函数。最终， 此次的课程设计以失败告终。再运行一次，出现如下图 7界面： （图 7） 进一步按回车键出现如下图 8的界面： (图 8) 24 第 5 章 总结 这是我第一次做课程设计，当初听老师说要做课程设计时，而且得知做设计的要求时，就觉得这会是一个很具有挑战性的问题。于是就自己着手收集了一些相 关课程设计的题目，综合和这些题目以及自己的水平，最终确定了这个选题。 当明确自己要做课程设计的题目时，充满了好奇心，以前只是一味的学习书本的知识，这次要理论结合实际的去做一个系统程序，有压力也有动力。编辑好自己的设计任务书，结合设计的要求，脑海中开始寻找合适的数据结构来解决这个问题。 看了从互联网上搜集了一些别人的成果，觉得这个题目有一定的难度，但我更想挑战下自己，于是便一边学习巩固队列的相关知识及 C 语言知识，一边编写程序。做程序时遇到很多难题，在一遍一遍的分析与调试中，逐步的解决程序中的错误。这使我懂得了 学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，充分体会到了在程序执行时的提示性输出的重要性。编写大一点的程序，应该先写出算法，再写程序，调试时一段一段调试；对于没有实现在操作用空操作代替，这样容易找出错误所在。最忌讳将所有代码写完后再调试，这样错误太难找。 虽然，这个程序最终在调试过程中未达到自己想要的结果，但是我为之努力了，因而自豪。因为在这个程序的编写过程，我体会到了合作的重要性，以及一起努力后只要有小小的进步都会觉得万分的满足；收获了同学之间的友谊；感受到了老师教学的耐心和细心，还有那循循善诱 的教导，有时不重一题，但重方法，因为授人以鱼不如授人以渔；同时也明白了自身学习的重要性。 通过这一段时间的课程设计，使我对编程产生了更浓厚的兴趣，学会了坚持，耐心和努力，也明白了怎样把所学知识应用到现实当中 ,激励了我的学习主动性。虽然数据结构这门课已经结束了，但是我们不会停止对这门课的研究，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。 在此，对李明老师的指导和循循善诱的教导表示衷心的感谢！同时对我的合作伙伴施欢和帮助过我的同学王家宣、陈冉军表示感谢！ （ 1）对自己所学的数据结构有了更熟练的运用和 更深刻的了