看的两本教科书(《数据结构(C语言版)》还有这本黄皮书)都是以这个讲解队列应用的,而且都是银行营业模拟(太没新意了)。细比较,这两本书模拟的银行营业的方式还是不同的。1997版的《数据结构(C语言版)》的银行还是老式的营业模式(毕竟是1997年的事了),现在的很多地方还是这种营业模式——几个窗口同时排队。这种方式其实不太合理,经常会出现先来的还没有后来的先办理业务(常常前面一个人磨磨蹭蹭,别的队越来越短,让你恨不得把前面那人干掉)。1999版的这本黄皮书的银行改成了一种挂牌的营业方式,每个来到的顾客发一个号码,如果哪个柜台空闲了,就叫号码最靠前的顾客来办理业务;如果同时几个柜台空闲,就按照一种法则来决定这几个柜台叫号的顺序(最简单的是按柜台号码顺序)。这样,就能保证顾客按照先来后到的顺序接受服务——因为大家排在一个队里。这样的营业模式我在北京的西直门工商银行见过,应该说这是比较合理的一种营业模式。不过,在本文中最重要的是,这样的营业模式比较好模拟(一个队列总比N个队列好操作)。 原书的这部分太难看了,我看的晕晕的,我也不知道按照原书的方法能不能做出来,因为我没看懂(旁白:靠,你小子这样还来现眼)。我按照实际情况模拟,实现如下: #ifndef Simulation_H #define Simulation_H #include <iostream.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> class Teller { public: int totalCustomerCount; int totalServiceTime; int finishServiceTime; Teller() :totalCustomerCount(0), totalServiceTime(0), finishServiceTime(0) {} }; //#define PRINTPROCESS class Simulation { public: Simulation() { cout << endl << "输入模拟参数" << endl; cout << "柜台数量:"; cin >> tellerNum; cout << "营业时间:"; cin >> simuTime; cout << "两个顾客来到的最小间隔时间:"; cin >> arrivalLow; cout << "两个顾客来到的最大间隔时间:"; cin >> arrivalHigh; cout << "柜台服务最短时间:"; cin >> serviceLow; cout << "柜台服务最长时间:"; cin >> serviceHigh; arrivalRange = arrivalHigh - arrivalLow + 1; serviceRange = serviceHigh - serviceLow + 1; srand((unsigned)time(NULL)); } Simulation(int tellerNum, int simuTime, int arrivalLow, int arrivalHigh, int serviceLow, int serviceHigh) : tellerNum(tellerNum), simuTime(simuTime), arrivalLow(arrivalLow), arrivalHigh(arrivalHigh), serviceLow(serviceLow), serviceHigh(serviceHigh), arrivalRange(arrivalHigh - arrivalLow + 1), serviceRange(serviceHigh - serviceLow + 1) { srand((unsigned)time(NULL)); } void Initialize() { curTime = nextTime = 0; customerNum = customerTime = 0; for (int i = 1; i <= tellerNum; i++) { tellers[i].totalCustomerCount = 0; tellers[i].totalServiceTime = 0; tellers[i].finishServiceTime = 0; } customer.MakeEmpty(); } void Run() { Initialize(); NextArrived(); #ifdef PRINTPROCESS cout << endl; cout << "tellerID"; for (int k = 1; k <= tellerNum; k++) cout << "\tTELLER " << k; cout << endl; #endif for (curTime = 0; curTime <= simuTime; curTime++) { if (curTime >= nextTime) { CustomerArrived(); NextArrived(); } #ifdef PRINTPROCESS cout << "Time: " << curTime << " "; #endif for (int i = 1; i <= tellerNum; i++) { if (tellers[i].finishServiceTime < curTime) tellers[i].finishServiceTime = curTime; if (tellers[i].finishServiceTime == curTime && !customer.IsEmpty()) { int t = NextService(); #ifdef PRINTPROCESS cout << '\t' << customerNum + 1 << '(' << customer.GetFront() << ',' << t << ')'; #endif CustomerDeparture(); tellers[i].totalCustomerCount++; tellers[i].totalServiceTime += t; tellers[i].finishServiceTime += t; } #ifdef PRINTPROCESS else cout << "\t "; #endif } #ifdef PRINTPROCESS cout << endl; #endif } PrintResult(); } void PtintSimuPara() { cout << endl << "模拟参数" << endl; cout << "柜台数量: " << tellerNum << "\t营业时间:" << simuTime << endl; cout << "两个顾客来到的最小间隔时间:" << arrivalLow << endl; cout << "两个顾客来到的最大间隔时间:" << arrivalHigh << endl;; cout << "柜台服务最短时间:" << serviceLow << endl; cout << "柜台服务最长时间:" << serviceHigh << endl; } void PrintResult() { int tSN = 0; long tST = 0; cout << endl; cout << "-------------模拟结果-------------------"; cout << endl << "tellerID\tServiceNum\tServiceTime\tAverageTime" << endl; for (int i = 1; i <= tellerNum; i++) { cout << "TELLER " << i; cout << '\t' << tellers[i].totalCustomerCount << " "; tSN += tellers[i].totalCustomerCount; cout << '\t' << tellers[i].totalServiceTime << " "; tST += (long)tellers[i].totalServiceTime; cout << '\t'; if (tellers[i].totalCustomerCount) cout << (float)tellers[i].totalServiceTime/(float)tellers[i].totalCustomerCount; else cout << 0; cout << " " << endl; } cout << "TOTAL \t" << tSN << " \t" << tST << " \t"; if (tSN) cout << (float)tST/(float)tSN; else cout << 0; cout << " " << endl; cout << "Customer Number:\t" << customerNum << "\tno Service:\t" << customerNum - tSN << endl; cout << "Customer WaitTime:\t" << customerTime << "\tAvgWaitTime:\t"; if (tSN) cout << (float)customerTime/(float)tSN; else cout << 0; cout << endl; } private: int tellerNum; int simuTime; int curTime, nextTime; int customerNum; long customerTime; int arrivalLow, arrivalHigh, arrivalRange; int serviceLow, serviceHigh, serviceRange; Teller tellers[21]; Queue<int> customer; void NextArrived() { nextTime += arrivalLow + rand() % arrivalRange; } int NextService() { return serviceLow + rand() % serviceRange; } void CustomerArrived() { customerNum++; customer.EnQueue(nextTime); } void CustomerDeparture() { customerTime += (long)curTime - (long)customer.DeQueue(); } }; #endif 几点说明 l Run()的过程是这样的:curTime是时钟,从开始营业计时,自然流逝到停止营业。当顾客到的事件发生时(顾客到时间等于当前时间,小于判定是因为个别时候顾客同时到达——输入arrivalLow=0的情况,而在同一时间,只给一个顾客发号码),给这个顾客发号码(用顾客到时间标示这个顾客,入队,来到顾客数增1)。当柜台服务完毕时(柜台服务完时间等于当前时间),该柜台服务人数增1,服务时间累加,顾客离开事件发生,下一个顾客到该柜台。因为柜台开始都是空闲的,所以实际代码和这个有点出入。最后,停止营业的时候,停止发号码,还在接受服务的顾客继续到服务完,其他还在排队的就散伙了。 l 模拟结果分别是:各个柜台的服务人数、服务时间、平均服务时间,总的服务人数、服务时间、平均服务时间,来的顾客总数、没被服务的数目(来的太晚了)、接受服务顾客总等待时间、平均等待时间。 l 这个算法效率是比较低的,实际上可以不用队列完成这个模拟(用顾客到时间推动当前时钟,柜台直接公告服务完成时间),但这样就和实际情况有很大差别了——出纳员没等看见人就知道什么时候完?虽然结果是一样的,但是理解起来很莫名其妙,尤其是作为教学目的讲解的时候。当然了,实际中为了提高模拟效率,本文的这个算法是不值得提倡的。 l 注释掉的#define PRINTPROCESS,去掉注释符后,在运行模拟的时候,能打印出每个时刻柜台的服务情况(第几个顾客,顾客到达时间,接受服务时间),但只限4个柜台以下,多了的话屏幕就满了(格式就乱了)。 【后记】本来我没打算写这篇,后来,当我开始实现模拟的时候,竟欲罢不能了。这是数据结构这本书中第一个实际应用的例子,而且也有现实意义。你可以看出各个柜台在不同的业务密度下的工作强度(要么给哪个柜台出纳员发奖金,要么轮换柜台),各种情况下顾客的等待时间(人都是轮到自己就不着急了),还有各种情况下设立几个柜台合理(很少的空闲时间,很短的等待时间,几乎为零的未服务人数)。例如这样: for (int i = 1; i < 16; i++) { Simulation a(i,240,1,4,8,15); a.Run(); } 你模拟一下就会得出,在不太繁忙的银行,4~5个柜台是合适的——现在的银行大部分都是这样的。

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