数据结构课程设计报告-某校九层教学楼的电梯系统.docx

目录一、需求分析21.题目描述22、需求描述2二、设计思想31、数据与操作的特性32、存储结构设计：33、逻辑结构设计3（1）设计一个乘客类，用来构造乘客。3（2）设计一个链表的类模板4（3）设计一个电梯的控制类44、算法设计5总体设计5具体设计6上楼6下楼7出人7进人7开门8关门8三、程序详情91、类定义9（1）电梯控制类9（2）链表类10（3）乘客类102、程序文件包含关系11四、调试分析11六、测试数据和测试结果121、测试数据122、测试结果12七、思想感悟58八、感谢58九、详细代码59十、参考文献81一、需求分析1.题目描述模拟某校九层教学楼的电梯系统。该楼有一个自动电梯，能在每层停留。九个楼层由下至上依次称为地下层、第一层、第二层、第八层，其中第一层是大楼的进出层，即是电梯的“本垒层”，电梯“空闲”时，将来到该层候命。乘客可随机地进出于任何层。对每个人来说，他有一个能容忍的最长等待时间，一旦等候电梯时间过长，他将放弃。模拟时钟从0开始计时，时间单位t=0.1秒。人和电梯的各种动作均要消耗一定的时间单位，规定：有人进出时，电梯每隔40t测试一次，若无人进出，则关门；关门和开门各需要20t；每个人进出电梯均需要25t；如果电梯在某层静止时间超过300t，则驶回1层侯命。电梯调度规则：l 就近原则：电梯的主要调度策略是首先响应沿当前行进方向上最近端的请求直到满足最远端请求。若该方向上无请求时，就改变移动方向。l 在就近原则无法满足的情况下，首先满足更高层的请求。l 电梯的最大承载人数为12人，电梯人数达到12人后，在有人出电梯之前，不接受进入电梯的请求。l 乘客上下电梯时先出后进。出电梯的时间固定是25t（与人数无关），进电梯时乘客是按队列的顺序依次进入，每次只能进入一人且每个人花费的时间都为25t。l 电梯在关门期间（电梯离开之前）所在层提出请求的乘客同样允许进入。l 电梯的运行速度为2t/层。2、需求描述根据题目要求，实现电梯模拟系统要解决以下几点问题：（1）需要设置一个系统时钟，模拟电梯运行中的时钟变化，该时钟贯穿系统运行的始终。（2）需要若干计时器，在电梯运行过程中来计算各个动作的时间。（3）需要设置几个状态，用状态来表明电梯的情况。具体有以下七个状态：上楼中，下楼中，开门中，门开着（无人进出），进人中，出人中，空闲等待状态，无人乘坐返回一楼。（4）需要设置总的等待队列和电梯内人的需求队列两个队列。综上所述，实现该系统的关键是实现时钟、计时器、状态和等待队列的联系及交互。二、设计思想1、数据与操作的特性数据由文件输入，结果从文件输出。输入文件格式为“等待楼层 目标楼层 申请时间”，输出格式为“某时刻 事件”。由输入文件输入数据存在内存当中以备使用，程序根据输入的数据来控制内部逻辑和输出。2、存储结构设计：根据题目要求，本着简化设计逻辑的原则只设置了两个存储结构，并且由于涉及的数据量很小，都采用了链表的设计结构。3、逻辑结构设计（1）设计一个乘客类，用来构造乘客。/*人员类*/*属性：id:添加人员时id顺序增加，是人员的唯一标识startfloor：该人的起始楼层endfloor：该人的目标楼层starttime：该人提出申请的时间*/class personpublic:int id;int startfloor;int endfloor;int starttime;person(int sf, int ef, int st);person();/默认构造函数，构造头结点时使用；int returnstartfloor();int returnendfloor();（2）设计一个链表的类模板template class linlistfriend class linlistwithrear;private:listnode *head;/头指针，指向第一个结点int size;/单链表当前结点个数listnode *index(const int& i) const; /定位，返回第i个结点的地址public:linlist(void);/构造函数linlist(void);/析构函数 int size(void) const;/返回单链表当前结点个数t getdata(const int& pos) const; /返回第pos个结点的data域值void insert(const t& item, const int& pos);/在第pos个结点前插入一个元素值为item的新结点t delete(const int& pos);/删除第pos个结点，返回被删节点的数据域值void orderinsert(const t& item); /有序插入：将x插入到单链表，且插入后单链表所有结点按值从小到大有序。listnode * head() const; /取单链表头结点int isempty(void) const; /链表空否，空返回1，否则返回0void print() const; /输出单链表void insertend(const t& item); /在单链表的表尾插入值为item的新结点void moredelete(const t& item); /删除单链表中所有值为item的结点void merge(const linlist& la, const linlist& lb);/将有序单链表la和lb归并为表*this，且表*this按照值从小到大有序。;（3）设计一个电梯的控制类class elevatorcontrolpublic:state state=stop;int floor=1;linlist totallist;/总的电梯等待链表linlist inlist;/电梯里的人的链表void addperson(person &p);/当有一个人发出申请时把它加入总的链表bool norequsest();/判断是否电梯内外均无请求void judgedir();/根据当前状态根据就近原则给出最近楼层bool judgestation();/判断是否到站void opendoor();/开门bool judgeout();/判断当前楼层是否下人void out();/进行下人bool judgein();/判断是否上人void in();/进行上人void closedoor();/关门bool isfull();/判断电梯是否人满void goup();/上楼void godown();/下楼void returnone();/没人用返回一层void judgeclose();/用计时器判断是否关门void godir(int);4、算法设计总体设计具体设计上楼下楼出人进人开门关门三、程序详情1、类定义（1）电梯控制类（2）链表类（3）乘客类2、程序文件包含关系四、调试分析问题一：电梯在进入goone状态（无人使用返回一楼状态）时会因为需要下楼而转换为下楼状态，从而不再是goone状态，此时电梯内外又没有任何请求，导致逻辑错误。解决方法：单独设置goone时的判断条件，如果已经进入goone状态且没有任何请求就保持该状态不变。问题二：为方便调试数据写在系统里，因此无法从外部读入数据，只能通过修改程序来修改数据，。解决方法：加入头文件“readfile.h”，实现功能从文件中读入数据。同时通过改变流的方式来达到输出数据到文件的目的。问题三：设置了关门函数，实现在无人进入时执行关门操作。但是这与题目的关门逻辑（每隔25t尝试一次，无人时关门）冲突。解决方法：修改该函数，设置closeclock变量，在开门完成后开始执行，每25t检查一次，某次检查发现没有人进出，则启动关门程序。总体分析：程序的难点不在于bug的问题，只有最初设计时考虑的完善，将逻辑捋顺，才能减少问题，所以开始的程序设计是十分重要的。五、用户手册1、经检验，本程序在window8.1环境下正常运行。2、本程序执行需在“data.txt”的文件中输入数据，格式为“申请楼层 目标楼层 申请时间”，每行一组，程序会自动读入文件，并将输出结果输出到文件“result.txt”中。3、本程序的执行时间最长为2000t，如果需要延长，请更改main.cpp文件中的totaltime，需要多少更改为多少即可。六、测试数据和测试结果1、测试数据2 6 32 5 271 4 743 6 745 3 1426 7 2317 4 3062 8 5422、测试结果第0时刻 在1层 空闲等待状态第1时刻 在1层 空闲等待状态第2时刻 在1层 空闲等待状态第3时刻 添加人1号在1层 上楼第4时刻 在1层 上楼第5时刻 在1层 开门中开门中第6时刻 在2层 开门中第7时刻 在2层 开门中第8时刻 在2层 开门中第9时刻 在2层 开门中第10时刻 在2层 开门中第11时刻 在2层 开门中第12时刻 在2层 开门中第13时刻 在2层 开门中第14时刻 在2层 开门中第15时刻 在2层 开门中第16时刻 在2层 开门中第17时刻 在2层 开门中第18时刻 在2层 开门中第19时刻 在2层 开门中第20时刻 在2层 开门中第21时刻 在2层 开门中第22时刻 在2层 开门中第23时刻 在2层 开门中第24时刻 在2层 开门完成关门测试第1t正在进人第1个人第25时刻 在2层 正在进人关门测试第2t第26时刻 在2层 正在进人关门测试第3t第27时刻 添加人2号在2层 正在进人关门测试第4t第28时刻 在2层 正在进人关门测试第5t第29时刻 在2层 正在进人关门测试第6t第30时刻 在2层 正在进人关门测试第7t第31时刻 在2层 正在进人关门测试第8t第32时刻 在2层 正在进人关门测试第9t第33时刻 在2层 正在进人关门测试第10t第34时刻 在2层 正在进人关门测试第11t第35时刻 在2层 正在进人关门测试第12t第36时刻 在2层 正在进人关门测试第13t第37时刻 在2层 正在进人关门测试第14t第38时刻 在2层 正在进人关门测试第15t第39时刻 在2层 正在进人关门测试第16t第40时刻 在2层 正在进人关门测试第17t第41时刻 在2层 正在进人关门测试第18t第42时刻 在2层 正在进人关门测试第19t第43时刻 在2层 正在进人关门测试第20t第44时刻 在2层 正在进人关门测试第21t第45时刻 在2层 正在进人关门测试第22t第46时刻 在2层 正在进人关门测试第23t第47时刻 在2层 正在进人关门测试第24t第48时刻 在2层 正在进人关门测试第25t第49时刻 在2层 人进来了关门测试第26t第50时刻 在2层 关门测试第27t正在进人第2个人第51时刻 在2层 正在进人关门测试第28t第52时刻 在2层 正在进人关门测试第29t第53时刻 在2层 正在进人关门测试第30t第54时刻 在2层 正在进人关门测试第31t第55时刻 在2层 正在进人关门测试第32t第56时刻 在2层 正在进人关门测试第33t第57时刻 在2层 正在进人关门测试第34t第58时刻 在2层 正在进人关门测试第35t第59时刻 在2层 正在进人关门测试第36t第60时刻 在2层 正在进人关门测试第37t第61时刻 在2层 正在进人关门测试第38t第62时刻 在2层 正在进人关门测试第39t第63时刻 在2层 正在进人关门测试第40t第64时刻 在2层 正在进人第65时刻 在2层 正在进人关门测试第1t第66时刻 在2层 正在进人关门测试第2t第67时刻 在2层 正在进人关门测试第3t第68时刻 在2层 正在进人关门测试第4t第69时刻 在2层 正在进人关门测试第5t第70时刻 在2层 正在进人关门测试第6t第71时刻 在2层 正在进人关门测试第7t第72时刻 在2层 正在进人关门测试第8t第73时刻 在2层 正在进人关门测试第9t第74时刻 添加人3号添加人4号在2层 正在进人关门测试第10t第75时刻 在2层 人进来了关门测试第11t第76时刻 在2层 关门测试第12t第77时刻 在2层 关门测试第13t第78时刻 在2层 关门测试第14t第79时刻 在2层 关门测试第15t第80时刻 在2层 关门测试第16t第81时刻 在2层 关门测试第17t第82时刻 在2层 关门测试第18t第83时刻 在2层 关门测试第19t第84时刻 在2层 关门测试第20t第85时刻 在2层 关门测试第21t第86时刻 在2层 关门测试第22t第87时刻 在2层 关门测试第23t第88时刻 在2层 关门测试第24t第89时刻 在2层 关门测试第25t第90时刻 在2层 关门测试第26t第91时刻 在2层 关门测试第27t第92时刻 在2层 关门测试第28t第93时刻 在2层 关门测试第29t第94时刻 在2层 关门测试第30t第95时刻 在2层 关门测试第31t第96时刻 在2层 关门测试第32t第97时刻 在2层 关门测试第33t第98时刻 在2层 关门测试第34t第99时刻 在2层 关门测试第35t第100时刻 在2层 关门测试第36t第101时刻 在2层 关门测试第37t第102时刻 在2层 关门测试第38t第103时刻 在2层 关门测试第39t第104时刻 在2层 关门测试第40t第105时刻 在2层 关门中第106时刻 在2层 关门中第107时刻 在2层 关门中第108时刻 在2层 关门中第109时刻 在2层 关门中第110时刻 在2层 关门中第111时刻 在2层 关门中第112时刻 在2层 关门中第113时刻 在2层 关门中第114时刻 在2层 关门中第115时刻 在2层 关门中第116时刻 在2层 关门中第117时刻 在2层 关门中第118时刻 在2层 关门中第119时刻 在2层 关门中第120时刻 在2层 关门中第121时刻 在2层 关门中第122时刻 在2层 关门中第123时刻 在2层 关门中第124时刻 在2层 关门中第125时刻 在2层 关门完成上楼第126时刻 在2层 上楼第127时刻 在2层 开门中开门中第128时刻 在3层 开门中第129时刻 在3层 开门中第130时刻 在3层 开门中第131时刻 在3层 开门中第132时刻 在3层 开门中第133时刻 在3层 开门中第134时刻 在3层 开门中第135时刻 在3层 开门中第136时刻 在3层 开门中第137时刻 在3层 开门中第138时刻 在3层 开门中第139时刻 在3层 开门中第140时刻 在3层 开门中第141时刻 在3层 开门中第142时刻 添加人5号在3层 开门中第143时刻 在3层 开门中第144时刻 在3层 开门中第145时刻 在3层 开门中第146时刻 在3层 开门完成关门测试第1t正在进人第4个人第147时刻 在3层 正在进人关门测试第2t第148时刻 在3层 正在进人关门测试第3t第149时刻 在3层 正在进人关门测试第4t第150时刻 在3层 正在进人关门测试第5t第151时刻 在3层 正在进人关门测试第6t第152时刻 在3层 正在进人关门测试第7t第153时刻 在3层 正在进人关门测试第8t第154时刻 在3层 正在进人关门测试第9t第155时刻 在3层 正在进人关门测试第10t第156时刻 在3层 正在进人关门测试第11t第157时刻 在3层 正在进人关门测试第12t第158时刻 在3层 正在进人关门测试第13t第159时刻 在3层 正在进人关门测试第14t第160时刻 在3层 正在进人关门测试第15t第161时刻 在3层 正在进人关门测试第16t第162时刻 在3层 正在进人关门测试第17t第163时刻 在3层 正在进人关门测试第18t第164时刻 在3层 正在进人关门测试第19t第165时刻 在3层 正在进人关门测试第20t第166时刻 在3层 正在进人关门测试第21t第167时刻 在3层 正在进人关门测试第22t第168时刻 在3层 正在进人关门测试第23t第169时刻 在3层 正在进人关门测试第24t第170时刻 在3层 正在进人关门测试第25t第171时刻 在3层 人进来了关门测试第26t第172时刻 在3层 关门测试第27t第173时刻 在3层 关门测试第28t第174时刻 在3层 关门测试第29t第175时刻 在3层 关门测试第30t第176时刻 在3层 关门测试第31t第177时刻 在3层 关门测试第32t第178时刻 在3层 关门测试第33t第179时刻 在3层 关门测试第34t第180时刻 在3层 关门测试第35t第181时刻 在3层 关门测试第36t第182时刻 在3层 关门测试第37t第183时刻 在3层 关门测试第38t第184时刻 在3层 关门测试第39t第185时刻 在3层 关门测试第40t第186时刻 在3层 关门中第187时刻 在3层 关门中第188时刻 在3层 关门中第189时刻 在3层 关门中第190时刻 在3层 关门中第191时刻 在3层 关门中第192时刻 在3层 关门中第193时刻 在3层 关门中第194时刻 在3层 关门中第195时刻 在3层 关门中第196时刻 在3层 关门中第197时刻 在3层 关门中第198时刻 在3层 关门中第199时刻 在3层 关门中第200时刻 在3层 关门中第201时刻 在3层 关门中第202时刻 在3层 关门中第203时刻 在3层 关门中第204时刻 在3层 关门中第205时刻 在3层 关门中第206时刻 在3层 关门完成上楼第207时刻 在3层 上楼第208时刻 在3层 上楼第209时刻 在4层 上楼第210时刻 在4层 开门中开门中第211时刻 在5层 开门中第212时刻 在5层 开门中第213时刻 在5层 开门中第214时刻 在5层 开门中第215时刻 在5层 开门中第216时刻 在5层 开门中第217时刻 在5层 开门中第218时刻 在5层 开门中第219时刻 在5层 开门中第220时刻 在5层 开门中第221时刻 在5层 开门中第222时刻 在5层 开门中第223时刻 在5层 开门中第224时刻 在5层 开门中第225时刻 在5层 开门中第226时刻 在5层 开门中第227时刻 在5层 开门中第228时刻 在5层 开门中第229时刻 在5层 开门完成关门测试第1t正在出人第2个人第230时刻 在5层 正在出人关门测试第2t第231时刻 添加人6号在5层 正在出人关门测试第3t第232时刻 在5层 正在出人关门测试第4t第233时刻 在5层 正在出人关门测试第5t第234时刻 在5层 正在出人关门测试第6t第235时刻 在5层 正在出人关门测试第7t第236时刻 在5层 正在出人关门测试第8t第237时刻 在5层 正在出人关门测试第9t第238时刻 在5层 正在出人关门测试第10t第239时刻 在5层 正在出人关门测试第11t第240时刻 在5层 正在出人关门测试第12t第241时刻 在5层 正在出人关门测试第13t第242时刻 在5层 正在出人关门测试第14t第243时刻 在5层 正在出人关门测试第15t第244时刻 在5层 正在出人关门测试第16t第245时刻 在5层 正在出人关门测试第17t第246时刻 在5层 正在出人关门测试第18t第247时刻 在5层 正在出人关门测试第19t第248时刻 在5层 正在出人关门测试第20t第249时刻 在5层 正在出人关门测试第21t第250时刻 在5层 正在出人关门测试第22t第251时刻 在5层 正在出人关门测试第23t第252时刻 在5层 正在出人关门测试第24t第253时刻 在5层 正在出人关门测试第25t第254时刻 在5层 人出去了关门测试第26t第255时刻 在5层 关门测试第27t正在进人第5个人第256时刻 在5层 正在进人关门测试第28t第257时刻 在5层 正在进人关门测试第29t第258时刻 在5层 正在进人关门测试第30t第259时刻 在5层 正在进人关门测试第31t第260时刻 在5层 正在进人关门测试第32t第261时刻 在5层 正在进人关门测试第33t第262时刻 在5层 正在进人关门测试第34t第263时刻 在5层 正在进人关门测试第35t第264时刻 在5层 正在进人关门测试第36t第265时刻 在5层 正在进人关门测试第37t第266时刻 在5层 正在进人关门测试第38t第267时刻 在5层 正在进人关门测试第39t第268时刻 在5层 正在进人关门测试第40t第269时刻 在5层 正在进人第270时刻 在5层 正在进人关门测试第1t第271时刻 在5层 正在进人关门测试第2t第272时刻 在5层 正在进人关门测试第3t第273时刻 在5层 正在进人关门测试第4t第274时刻 在5层 正在进人关门测试第5t第275时刻 在5层 正在进人关门测试第6t第276时刻 在5层 正在进人关门测试第7t第277时刻 在5层 正在进人关门测试第8t第278时刻 在5层 正在进人关门测试第9t第279时刻 在5层 正在进人关门测试第10t第280时刻 在5层 人进来了关门测试第11t第281时刻 在5层 关门测试第12t第282时刻 在5层 关门测试第13t第283时刻 在5层 关门测试第14t第284时刻 在5层 关门测试第15t第285时刻 在5层 关门测试第16t第286时刻 在5层 关门测试第17t第287时刻 在5层 关门测试第18t第288时刻 在5层 关门测试第19t第289时刻 在5层 关门测试第20t第290时刻 在5层 关门测试第21t第291时刻 在5层 关门测试第22t第292时刻 在5层 关门测试第23t第293时刻 在5层 关门测试第24t第294时刻 在5层 关门测试第25t第295时刻 在5层 关门测试第26t第296时刻 在5层 关门测试第27t第297时刻 在5层 关门测试第28t第298时刻 在5层 关门测试第29t第299时刻 在5层 关门测试第30t第300时刻 在5层 关门测试第31t第301时刻 在5层 关门测试第32t第302时刻 在5层 关门测试第33t第303时刻 在5层 关门测试第34t第304时刻 在5层 关门测试第35t第305时刻 在5层 关门测试第36t第306时刻 添加人7号在5层 关门测试第37t第307时刻 在5层 关门测试第38t第308时刻 在5层 关门测试第39t第309时刻 在5层 关门测试第40t第310时刻 在5层 关门中第311时刻 在5层 关门中第312时刻 在5层 关门中第313时刻 在5层 关门中第314时刻 在5层 关门中第315时刻 在5层 关门中第316时刻 在5层 关门中第317时刻 在5层 关门中第318时刻 在5层 关门中第319时刻 在5层 关门中第320时刻 在5层 关门中第321时刻 在5层 关门中第322时刻 在5层 关门中第323时刻 在5层 关门中第324时刻 在5层 关门中第325时刻 在5层 关门中第326时刻 在5层 关门中第327时刻 在5层 关门中第328时刻 在5层 关门中第329时刻 在5层 关门中第330时刻 在5层 关门完成上楼第331时刻 在5层 上楼第332时刻 在5层 开门中开门中第333时刻 在6层 开门中第334时刻 在6层 开门中第335时刻 在6层 开门中第336时刻 在6层 开门中第337时刻 在6层 开门中第338时刻 在6层 开门中第339时刻 在6层 开门中第340时刻 在6层 开门中第341时刻 在6层 开门中第342时刻 在6层 开门中第343时刻 在6层 开门中第344时刻 在6层 开门中第345时刻 在6层 开门中第346时刻 在6层 开门中第347时刻 在6层 开门中第348时刻 在6层 开门中第349时刻 在6层 开门中第350时刻 在6层 开门中第351时刻 在6层 开门完成关门测试第1t正在出人第1个人第4个人第352时刻 在6层 正在出人关门测试第2t第353时刻 在6层 正在出人关门测试第3t第354时刻 在6层 正在出人关门测试第4t第355时刻 在6层 正在出人关门测试第5t第356时刻 在6层 正在出人关门测试第6t第357时刻 在6层 正在出人关门测试第7t第358时刻 在6层 正在出人关门测试第8t第359时刻 在6层 正在出人关门测试第9t第360时刻 在6层 正在出人关门测试第10t第361时刻 在6层 正在出人关门测试第11t第362时刻 在6层 正在出人关门测试第12t第363时刻 在6层 正在出人关门测试第13t第364时刻 在6层 正在出人关门测试第14t第365时刻 在6层 正在出人关门测试第15t第366时刻 在6层 正在出人关门测试第16t第367时刻 在6层 正在出人关门测试第17t第368时刻 在6层 正在出人关门测试第18t第369时刻 在6层 正在出人关门测试第19t第370时刻 在6层 正在出人关门测试第20t第371时刻 在6层 正在出人关门测试第21t第372时刻 在6层 正在出人关门测试第22t第373时刻 在6层 正在出人关门测试第23t第374时刻 在6层 正在出人关门测试第24t第375时刻 在6层 正在出人关门测试第25t第376时刻 在6层 人出去了关门测试第26t第377时刻 在6层 关门测试第27t正在进人第6个人第378时刻 在6层 正在进人关门测试第28t第379时刻 在6层 正在进人关门测试第29t第380时刻 在6层 正在进人关门测试第30t第381时刻 在6层 正在进人关门测试第31t第382时刻 在6层 正在进人关门测试第32t第383时刻 在6层 正在进人关门测试第33t第384时刻 在6层 正在进人关门测试第34t第385时刻 在6层 正在进人关门测试第35t第386时刻 在6层 正在进人关门测试第36t第387时刻 在6层 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