数据结构-停车场管理系统数据结构设计.doc

数据结构课程设计个人报告班 级计算机10xx学 号201026xx姓 名xxx日 期2012年6月信息学院课程设计个人任务书题目：立体化停车场管理问题描述：设停车场有地下和地面两层，统一管理。地下停车场采用单入口和单出口。地上停车场采用南北方向的双口，每个口都有一个入口和出口。停车顺序先地面，后地下。地面入口处各有一个单车道的等候通道，并允许等候的车辆因急事从等候通道直接开走。个人任务：（1）自定义数据结构的类实现；（2）程序的调试和整合。目录1.概要设计原理及实现方案11.1 自定义数据结构11.1.1 关于数据结构的类实现11.1.2 数据结构设计方案11.1.3 数据存储结构设计11.2 数据结构的具体设计21.2.1 数据结构设计图21.2.2数据存储及操作函数具体声明31.2.3 数据结构的初始化41.2.4 构建操作函数流程图61.2.5 其他操作函数流程图71.3 总程序的调试与整合72.主要程序代码92.1 .H头文件9parking.h92.2 .CPP文件14Head_Test.cpp143.程序测试与运行154.问题与创新184.1 问题分析及改进方法184.2 创新内容及发展前景184.3 创新数据结构-宫格树185.个人课程设计总结211.概要设计原理及实现方案1.1 自定义数据结构1.1.1 关于数据结构的类实现数据结构的类实现是一种面向对象编程的实现，更有机的结合了数据存储和操作函数的关系。1.1.2 数据结构设计方案1、此次试验设计的数据结构是根据实验要求停车场数据存储的实际需要而设计的；2、按照停车场数据存储的需要，定义了一个类似于线性表的结构来存储车辆数据。存储的车辆信息有：上下层信息，停车位编号，车辆型号（大，中，小型），车辆牌照信息，进场小时数，进场时间（日期，月份，年份）；3、每种数据按照需要分配存储空间，比如上下层信息只需要一个char型数据即可表明，所以只分配一个char型数据的存储空间。而车辆牌照需要八个char型数据来存储信息，则分配八个char型数据空间来存储信息；4、操作函数的则设计根据数据存储的结构结合实际停车场的各种功能需要来设计。1.1.3 数据存储结构设计 数据存储结构设计如图1所示：图1 数据存储结构设计1.2 数据结构的具体设计1.2.1 数据结构设计图图2 数据结构设计图图3 *elem 数据存储内容设计图 4 操作函数设计图1.2.2数据存储及操作函数具体声明表1 数据存储结构类设计声明成员名成员类型(或 返回值类型)形参类型注释类名*elemchar *N/A存储空间基地址ParkingparksizeintN/A当前分配的存储容量Parkingcountclear()void无count清零Parkingcountinc()void无count自增1Parkingcountred()void无count自减1Parkinggetcount()int无返回 countParkingcountintN/A当前停车数Parking表2 操作函数设计声明函数名返回值类型参数类型实现功能InitParkStatusParking &初始化停车场DestroyParkStatusParking &销毁一个停车场ClearParkStatusParking &清空一个停车场EmptyParkStatusParking &判断停车场P是否为空，是则返回1，否则返回0FullParkStatusParking &判断停车场P是否满位，是则返回1，否则返回0，错误返回-1CountParkStatusParking &返回停车场P的现有停车数GetParkStatusParking &Pint ichar *state用state返回第i个停车位的车辆信息NewParkStatusParking &Pint mint iint kindchar *Licint timeint dateint monthint year在第i个位置插入新进车辆牌照信息DeleteParkStatusParking &Pint i删除第i个位置的车辆牌照信息TraverseParkStatusParking &Pvoid(*tra)(char&)应用函数tra遍历停车场存储的数据1.2.3 数据结构的初始化（1）停车场数据的初始设置1、存储空间基地址为空；2、parksize，count都预设为0；3、Parking类的设计代码：typedef classpublic:char *elem; / 存储空间基地址int parksize=0; / 当前分配的存储容量void countclear() / count清零count=0;void countinc() / count自增1count+;void countred() / count自减1count-;int getcount()return count;int count=0; / 当前Park的车辆数Parking;（2）Parking类的初始化初始化函数InitPark函数：Status InitPark(Parking &P)char clr=0;char *p;P.elem=newchar(CSIZE+NUMSIZE+TIMESIZE+KINDSIZE+DATESIZE+MONTHSIZE+YEARSIZE+8)*INITSIZE (); / 1：上下层；2，3，4：车位编号；5:车型；613：车牌照；14，15：进场小时数；16，17：进场日期；18，19：进场月份；2023：进场年份p=P.elem;for(int i=0;i6900;i+)*p+=clr; / 将分配的存储空间全部初始化为0P.countclear();if(!P.elem)exit(ERROR); /内存空间分配失败，返回ERRORP.parksize=26400; / 初始存储容量为4*(1+3+2+8+2+2+4)*300return TRUE;图5 车辆信息存储结构设计1.2.4 构建操作函数流程图图6 构建函数NewPark流程图图7 构建函数DeletePark流程图1.2.5 其他操作函数流程图图8 特殊操作函数GetPark流程图图9 特殊操作函数TraversePark流程图1.3 总程序的调试与整合在各个功能模块设计之前统一了各个功能模块的传入参数，返回值等接口信息以便整合和其他模块的设计与单独测试。整合时优先考虑改变主程序中转换传入参数类型与返回值的接收类型，如不能改变则联系此模块设计人要求改变其接口参数。主要宗旨是方便总体的设计与整合。统一的接口参数规则如下：图10 接口参数规则整合规则如下：图11 各个部分整合规则2.主要程序代码2.1 .H头文件parking.h/ parking.h/预定义常量和类型#include#define TRUE 1#define FALSE 0#define ERROR 0#define OVERFLOW -2typedef int Status;/预定义自定义数据结构参数#define INITSIZE 300#define INC 32#define CSIZE 1#define NUMSIZE 3#define TIMESIZE 2#define KINDSIZE 1#define DATESIZE 2#define MONTHSIZE 2#define YEARSIZE 4/自定义数据结构定义typedef classpublic:char *elem; / 存储空间基地址int parksize=0; / 当前分配的存储容量void countclear() / count清零count=0;void countinc() / count自增count+;void countred() / count自减count-;int getcount()return count;int count=0; / 当前Park的车辆数Parking;/ 自定义数据结构基本操作Status InitPark(Parking &P)char clr=0;char *p;P.elem=new char(CSIZE+NUMSIZE+TIMESIZE+KINDSIZE+DATESIZE+MONTHSIZE+YEARSIZE+8)*INITSIZE (); / 1：上下层；2，3，4：车位编号；5:车型；613：车牌照；14，15：进场小时数；16，17：进场日期；18，19：进场月份；2023：进场年份p=P.elem;for(int i=0;i=300)return TRUE;if(P.getcount()=0)return FALSE;elsereturn ERROR;/ 操作结果：判断停车场P是否满位，是则返回，否则返回，错误返回-1Status CountPark(Parking &P)return P.getcount();/ 操作结果：返回停车场P的现有停车数Status GetPark(Parking &P,int i,char *state)char *p,mid;if(i300)exit(FALSE);p=P.elem+(i-1)*23);for(int k=0;k23;k+)mid=pk;*state+=mid;return TRUE;/ 操作结果：用state返回第i个停车位的车辆信息，注意state格式使用Status NewPark(Parking &P,int m,int i,int kind,char *Lic,int time,int date,int month,int year) / i为停车位编号，m为上下层编号（为上层，为下层）,time为进场小时数,kind为车型（=小型车；=中型车；=大型车）,date为进场日期char *p,mid;int k=0;if(i300)return ERROR;if(P.getcount()=300)return OVERFLOW; /判断停车场满车位，返回-2p=P.elem+(i-1)*23);mid=m+48; / 数字编码转换成ASCII码*p+=mid; / 存储上下层编号for(k=0;k3;k+) / 存储车位编号mid=i%10;i=i/10;mid=mid+48;*p+=mid;mid=kind+48;*p+=mid; / 存储车型信息for(k=0;k8;k+) / 存储车牌照信息mid=Lick;*p=mid;p+;for(k=0;k2;k+) / 存储进场小时数mid=time%10;time/=10;mid=mid+48;*p+=mid;for(k=0;k2;k+)mid=date%10;date/=10;mid=mid+48;*p+=mid;for(k=0;k2;k+)mid=month%10;month/=10;mid=mid+48;*p+=mid;for(k=0;k4;k+)mid=year%10;year/=10;mid=mid+48;*p+=mid;P.countinc();return TRUE;/ 操作结果：在第i个位置插入新进车辆牌照信息（车辆进停车场）Status DeletePark(Parking &P,int i)char clr=0;int k=0;char *p;if(i300)return ERROR;p=P.elem+(i-1)*23);for(k=0;k23;k+)*p+=clr;P.countred();return TRUE;/ 操作结果：删除第i个位置的车辆牌照信息（车辆出停车场）Status TraversePark(Parking &P,void(*tra)(char&)char *p;int i=0;p=P.elem;for(i=0;iP.getcount();i+)tra(*p+);return TRUE;/ 操作结果：应用函数tra遍历停车场存储的数据，可以改变任意位置存储的数据，谨慎使用！2.2 .CPP文件Head_Test.cpp#include#includeusing namespace std;void main()char ltest18=0,2,A,3,B,2,0,4;char ltest38=0,1,D,2,2,2,2,2;char ltest224;Parking P;InitPark(P);coutCountPark(P)endl;if(EmptyPark(P)=0)couttest error!endl;elsecouttest ok!endl;NewPark(P,1,1,1,ltest1,13,15,7,2012);GetPark(P,1,ltest2);for(int i=0;i24;i+)coutltest2i;coutendl;system(pause);NewPark(P,1,2,2,ltest3,18,16,7,2012);GetPark(P,2,ltest2);for(i=0;i24;i+)coutltest2i;coutendl;system(pause);coutCountPark(P)endl;DeletePark(P,2);GetPark(P,2,ltest2);for(i=0;i24;i+)coutltest2i;coutendl;coutCountPark(P)endl;system(pause);3.程序测试与运行（1）假设进入停车场车辆信息：图12 独立测试程序测试车辆数据（2）以第一个车辆信息为测试数据执行NewPark后结果（每次改变数据存储后都执行GetPark显示到屏幕上）：图13 执行NewPark后结果（3）以第二个车辆信息为测试数据执行NewPark后结果：图14 执行NewPark后结果（4）执行CountPark后结果：图15 执行CountPark后结果（5）DeletePark第二个停车位的信息后结果：图16 执行DeletePark后结果图17 单独测试程序执行结果4.问题与创新4.1 问题分析及改进方法（1）车辆牌照的存储时不能存储汉字（例如：辽A 12345。我们存储的是08A12345）。曾经上网查过资料，网上都说C+不提供汉字编码，而且又没弄明白GB2312的编码使用方式。（2）数据的存储结构设计不是很能反应停车场的结构。原设想的数据存储结构难以实现，时间不够。（3）容错性不高，程序健壮性不高。在对存入的信息规范没有太多限制。以上问题因时间或知识所限，未能在此次课程设计方案中完成，但其改进方法已有明确，是可解决和改善的。4.2 创新内容及发展前景（1）数据存储结构类似于线性表，操作起来更方便，更适合于一次随机查找。在性能上更符合停车场的功能使用需要。（2）操作函数接口参数简单化，大多使用别名或指针传递值，使用更方便，更安全。（3）传入信息接受概率更大，功能使用更具稳定性。（4）未来可改变数据存储结构以提高使用性能。在此说明一下最初设计的数据存储结构，见4.3。4.3 创新数据结构-宫格树灵感来自于二叉排序树，但是二叉排序树也是动态的，我们设计的停车场需要是静态的。所以添加一个数目控制变量Count，用于存储目前停进停车场的车辆数目。具体操作规则：（1）总停车数量不能超过最大停车数。即Parking类里面的CountMax；（2）每个节点停满9个后计算此节点的平均权重Ave，计算方法为9个车辆牌照信息的ASCII码和的平均值；（3）每个节点停满9个后再往后继节点存放下一个停车信息，如新进车辆的权重小于或等于该节点的平均权重则转到该节点的*next1指向的子节点，否则转向*next2指向的子节点；（4）每个ParkNode节点内的存放没有顺序，先来后到按先后顺序存储；（5）每停入一辆车则存放信息的节点的CarCount自增1，Count自增1；（6）每取出一辆车则存放信息的节点的CarCount自减1，Count自减1；具体定义如下：typedef classint Count;ParkNode Car;Parking;typedef classParkNode *pre; / 指向此停车节点的前驱ParkNode *next1; / 指向此停车节点的第一个后继ParkNode *next2; / 指向此停车节点的第二个后继CarNode *p9; / 指向此停车节点的每一个车辆节点int CarCount;/ 存储此节点停入的车辆数int Ave;ParkNode;typedef classchar Lic9; / 用于存储车辆牌照int Number; / 存储该停车位的编号int hour; / 用于存储车辆进厂小时数int min; / 用于存储进场分钟数int date; / 用于存储进场日期int month; / 用于存储进场月份int year; / 用于存储进场年份CarNode *pre;CarNode *next;CarNode;结构如下图所示：图18 宫各树ParkNode存储结构图19每个ParkNode内的CarNode *p9存储结构该存储结构进一步的优化了存储和查找的性能，使查找时需要比较的次数呈数量级的减少。更加符合现代使用要求。该数据结构在停车场的车位分配上更加节省车位，也符合低碳环保的新一代的要求。使停车场管理更规范，更方便。5.个人课程设计总结在本课题中，本人负责的任务如下：（1）数据结构的类实现；（2）程序的调试和整合。依照题目及小组要求，本人较好地完成了个人负责的部分。由于本人所负责的部分属于核心实现部分，其他组员的程序设计需要在数据结构的类实现的基础之上。所以我完成的比较早并非常用心。充分的了解了停车场的结构并贴近实际需要设计了此数据结构。在测试和改进过程中，更加熟悉了DEBUG的使用方法。并使用其解决了所有调试过程中遇到的问题。在程序的整合与调试过程中，我更加充分的理解了一个程序的容错性高的重要性以及各个成员的默契配合的重要性。如果不能使自己的程序更具有容错性健壮性则会给后期调试与测试带来很大麻烦。本数据结构的健壮性在一再的更改后已经初具容错能力，更具稳定性。提高了用户的体验。这次课程设计使我对配合的能力有了更深的了解。规范的写代码，和关键算法的注释以及各个函数的用法注释都会给后期调试带来极大的方便。此次课程设计给日后的程序设计积累了宝贵的经验财富，日后的程序设计一定会更加顺畅，完善。袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂