diff --git a/README.md b/README.md index b5df67e..a51972e 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -1,2 +1,719 @@ -# yh +# 银行业务模拟系统 + +成员:费良荣、冯国平、武杭凯、李聪颖 + +**摘要**:本项目针对银行业务系统运行的问题,实现客户和窗口的功能、管理客户、队列的功能和计算一天中客户在银行逗留的平均时间的功能。为了有效地存储和处理银行的开门时间、关门时间、营业窗口数目、银行营业的工作记录、客户的到达时间、离开时间等数据,采用了线性表、队列等数据结构和排序、随机数等数据结构知识。 + + + +项目开发过程中采用 Kanban(看板)进行任务管理和分工协作,并使用 Git 对程序代码和文档进行版本管理。任务分工情况如下: + +| 任务 | 设计 | 开发 | 测试 | +| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | +| C1 银行业务模拟,统计一天内客户在银行逗留的平均时间 | 费良荣 | 冯国平 | 武杭凯 | +| C2 比较事件发生先后 | 冯国平 | 李聪颖 | 费良荣 | +| C3 银行开门 | 李聪颖 | 武杭凯 | 冯国平 | +| C4 插入事件 | 武杭凯 | 冯国平 | 李聪颖 | +| C5 客户进门 | 费良荣 | 费良荣 | 李聪颖 | +| C6 客户离开 | 冯国平 | 武杭凯 | 费良荣 | +| C7 求长度最短队列 | 李聪颖 | 冯国平 | 武杭凯 | +| C8 链表初始化 | 费良荣 | 费良荣 | 冯国平 | +| C9 在第i个位置之前插入元素e | 武杭凯 | 李聪颖 | 费良荣 | +| C10 判断链表是否为空 | 冯国平 | 武杭凯 | 李聪颖 | +| C11 删除链表中第一个结点并以q返回 | 费良荣 | 李聪颖 | 冯国平 | +| C12 返回链表头结点 | 武杭凯 | 费良荣 | 费良荣 | +| C13 已知p指向线性链表中的一个结点,返回p所指结点中元素的值 | 费良荣 | 冯国平 | 李聪颖 | +| C14 打印事件链表 | 武杭凯 | 费良荣 | 冯国平 | +| C15 遍历链表  | 李聪颖 | 武杭凯 | 费良荣 | +| C16 链队列的初始化 | 费良荣 | 冯国平 | 李聪颖 | +| C17 入队 | 费良荣 | 武杭凯 | 冯国平 | +| C18 出队 | 李聪颖 | 费良荣 | 武杭凯 | +| C19 返回队列的长度 | 冯国平 | 李聪颖 | 武杭凯 | +| C20 获取队头元素 | 冯国平 | 武杭凯 | 李聪颖 | +| C21 判断队列是否为空 | 武杭凯 | 冯国平 | 李聪颖 | +| C22 打印队列 | 李聪颖 | 武杭凯 | 冯国平 | +| C23 遍历队列Q  | 费良荣 | 费良荣 | 李聪颖 | + +工作量占比: + +| 费良荣 | 冯国平 | 李聪颖 | 武杭凯 | +| ---- | ---- | ---- | ---- | +| 25 | 25 | 25 | 25 | + + +# 1. 系统分析 + +## 1.1 问题描述 + +设计一个银行业务模拟系统,模拟银行的业务运行并计算一天中客户在银行逗留的平均时间。银行有 $N$ 个窗口对外接待客户,从早晨银行开门起不断有客户进入银行。由于每个窗口在某个时刻只能接待一个客户,因此在客户人数多时需分别在各个窗口前排队,对于刚进入银行的客户,如果某个窗口的业务员正在空闲,则可上前办理业务;反之,若 $N$ 个窗口均有客户正在办理业务,新来的客户便会排在人数最少的队伍后面。 + +(1)通过人机交互的方式设定程序所需的参数:银行的开门时间和关门时间,营业窗口数目。 + +(2)客户的到达时间可通过人机交互、文件导入或随机生成的方式输入。 + +(3)保存银行营业的工作记录,存储客户的到达时间、离开时间。 + +(4)显示出在某一天整个银行系统中客户在银行逗留的平均时间。 + +要求系统运行正常、功能完整;数据结构使用得当,算法有较高的效率;代码规范、可读性高,结构清晰;具备一定的健壮性、可靠性和可维护性。 + +## 1.2 可行性分析 + +解决此问题的核心数据结构是有序链表和队列 + +客户排队的过程是一个按照到达时间先到先接受服务的过程,这一过程可以通过队列实现。$N$ 个不同的窗口对应 $N$ 个队列,队列中每一个元素对应一个客户。 + +算法中处理的事件有两类:一类是客户到来事件,另一类是客户离开事件。客户到来事件发生的时刻随客户到来自然形成,客户到来后,使用排序算法找到最短的等待队列,将客户插入队列;客户离开事件发生的时刻由银行窗口为其办理业务的完成时间决定,业务办理完成后,客户从等待队列中出队,窗口为下一个客户(如果存在的话)服务。由于程序驱动是按事件发生时刻的先后顺序进行,则事件表应是有序表,其主要操作是插入和删除事件。 + + +## 1.3 需求分析 + +### (1)输入和输出 + +主要输入:客户到达时间、客户离开时间(主要作用:确定某个客户的逗留时间) + 某天客户的数量 + 银行的开门时间、银行的关门时间、营业窗口数目 +主要输出:某一天整个银行系统中客户在银行逗留的平均时间 + +系统每次随机生成的是 + +1)当前顾客顾客的柜台被服务时间durtime + +2)当前顾客和下一个顾客到达的间隔时间intertime + + +### (2)数据字典 + +某个客户逗留时间=客户离开时间-客户到达时间 + +假设当前事件发生的时刻为occurtime,则下一个客户到达事件发生的时刻为occurtime+intertime + +注:每个顾客在银行的等待时间取决于队列里前一个节点的离开时间,而不是自己的到达时间+服务时间。 + +### (3)数据文件 + +1)通过人机交互的方式设定程序所需的参数:银行的开门时间和关门时间,营业窗口数目。 +2)系统每次随机生成的是 +当前顾客顾客的柜台被服务时间durtime +当前顾客和下一个顾客到达的间隔时间intertime +3)客户的到达时间可通过人机交互、文件导入或随机生成的方式输入。 + +### (4)参数设定 + +通过人机交互的方式设定程序所需的参数:银行的开门时间和关门时间,营业窗口数目。 +客户的到达时间可通过人机交互、文件导入或随机生成的方式输入。 + +### (5)管理客户、队列的功能 + +管理客户、队列的功能 + +主要作用:类似银行进门处的接待员,引导客户在哪里排队 + +# 2. 系统设计 + +## 2.1 概要设计 + +大体分为三大模块: +(1)客户 +void Bank_Simulation(int CloseTime);//银行业务模拟,统计一天内客户在银行逗留的平均时间 + +int cmp(Event a, Event b);//比较事件发生先后 + +void OpenForDay();//银行开门 + +void OrderInsert(EventList L, Event en, int(*cmp)(Event a, Event b));//插入事件 + +void CustomerArrived();//客户进门 + +void CustomerDepature();//客户离开 + +int Minimum(LinkQueue Q[5]);//求长度最短队列 + +(2)链表 +Status InitList(LinkList& L);//链表初始化 + +Status ListInsert_L(LinkList& L, int i, ElemType e);//在第i个位置之前插入元素e + +Status ListEmpty(LinkList L);//判断链表是否为空 + +Status DelFirst(LinkList L, LNode*& q);//删除链表中第一个结点并以q返回 + +LNode* GetHead(LinkList L);//返回链表头结点 + +ElemType GetCurElem(LNode* p);//已知p指向线性链表中的一个结点,返回p所指结点中元素的值 + +void PrintEventList();//打印事件链表 + +Status ListTraverse(LinkList& L);//遍历链表  + +(3)链队列 +Status InitQueue(LinkQueue& Q);//链队列的初始化 + +Status EnQueue(LinkQueue& Q, QElemType e);//入队 + +Status DeQueue(LinkQueue& Q, QElemType& e);//出队 + +int QueueLength(LinkQueue Q);//返回队列的长度 + +Status GetHead(LinkQueue Q, QElemType& e);//获取队头元素 注:由于参数个数不同,发生函数重载 + +Status QueueEmpty(LinkQueue Q);//判断队列是否为空 + +void PrintQueue();//打印队列 + +Status QueueTraverse(LinkQueue Q);//遍历队列Q  + +## 2.2 数据结构设计 + +采用了链表和链队列 + +### (1)链表结构 + +Status InitList(LinkList& L);//链表初始化 + +Status ListInsert_L(LinkList& L, int i, ElemType e);//在第i个位置之前插入元素e + +Status ListEmpty(LinkList L);//判断链表是否为空 + +Status DelFirst(LinkList L, LNode*& q);//删除链表中第一个结点并以q返回 + +LNode* GetHead(LinkList L);//返回链表头结点 + +ElemType GetCurElem(LNode* p);//已知p指向线性链表中的一个结点,返回p所指结点中元素的值 + +void PrintEventList();//打印事件链表 + +Status ListTraverse(LinkList& L);//遍历链表  + +### (2)链队列结构 + +Status InitQueue(LinkQueue& Q);//链队列的初始化 + +Status EnQueue(LinkQueue& Q, QElemType e);//入队 + +Status DeQueue(LinkQueue& Q, QElemType& e);//出队 + +int QueueLength(LinkQueue Q);//返回队列的长度 + +Status GetHead(LinkQueue Q, QElemType& e);//获取队头元素 注:由于参数个数不同,发生函数重载 + +Status QueueEmpty(LinkQueue Q);//判断队列是否为空 + +void PrintQueue();//打印队列 + +Status QueueTraverse(LinkQueue Q);//遍历队列Q  + +### + +## 2.3 算法设计 + +### (1)链表初始化算法 + +链表初始化 +{ + L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); + if (!L){ + exit(OVERFLOW);} + L->next = NULL; + return OK; +} + +### (2)链表判空算法 + +判断链表是否为空 +{ + if (L->next) + {return FALSE;} + else{ + return TRUE; + } +} + +### (3) 打印事件链表算法 + +{  + printf("Current Eventlist is:\n"); + ListTraverse(ev); +} + +### (4) 遍历链表算法 + +{ + LNode* p = L->next; + if (!p) { + printf("List is empty.\n"); + return ERROR; + } + while (p != NULL) { + printf("OccurTime:%d,Event Type:%d\n", p->data.OccurTime, p->data.NType); + p = p->next; + } + printf("\n"); + return OK; +} + +### (5) 链队列初始化算法 + +{ + Q.front = Q.rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); + if (!Q.front) + {exit(OVERFLOW);} + Q.front->next = NULL; + return OK; +} + +### (6) 队列判空算法 + +{ + if (Q.front == Q.rear) + { + return TRUE; + } + return FALSE; +} + +### (7) 打印队列算法 + +{ + int i; + for (i = 1; i <= 4; i++) { + printf("窗口 %d 有 %d 个客户:", i, QueueLength(q[i])); + QueueTraverse(q[i]); + } + printf("\n"); +} + +### (8) 遍历队列算法 + +{ + QNode* p = Q.front->next; + if (!p) { + printf("--Is empty.\n"); + return ERROR; + } + while (p) { + printf("(到达时刻 %d min 办理业务需要花费 %d min) ", p->data.ArrivalTime, p->data.Duration); + p = p->next; + } + printf("\n"); + return OK; +} + +# 3. 系统实现 + +项目采用 C 语言编程实现,在 VS Code 集成开发环境(IDE)中用 GCC 进行编译。系统采用模块化设计,程序结构清晰 + +void Bank_Simulation(int CloseTime);//银行业务模拟,统计一天内客户在银行逗留的平均时间 +int cmp(Event a, Event b);//比较事件发生先后 +void OpenForDay();//银行开门 +void OrderInsert(EventList L, Event en, int(*cmp)(Event a, Event b));//插入事件 +void CustomerArrived();//客户进门 +void CustomerDepature();//客户离开 +int Minimum(LinkQueue Q[5]);//求长度最短队列 +Status InitList(LinkList& L);//链表初始化 +Status ListInsert_L(LinkList& L, int i, ElemType e);//在第i个位置之前插入元素e +Status ListEmpty(LinkList L);//判断链表是否为空 +Status DelFirst(LinkList L, LNode*& q);//删除链表中第一个结点并以q返回 +LNode* GetHead(LinkList L);//返回链表头结点 +ElemType GetCurElem(LNode* p);//已知p指向线性链表中的一个结点,返回p所指结点中元素的值 +void PrintEventList();//打印事件链表 +Status ListTraverse(LinkList& L);//遍历链表  +Status InitQueue(LinkQueue& Q);//链队列的初始化 +Status EnQueue(LinkQueue& Q, QElemType e);//入队 +Status DeQueue(LinkQueue& Q, QElemType& e);//出队 +int QueueLength(LinkQueue Q);//返回队列的长度 +Status GetHead(LinkQueue Q, QElemType& e);//获取队头元素 注:由于参数个数不同,发生函数重载 +Status QueueEmpty(LinkQueue Q);//判断队列是否为空 +void PrintQueue();//打印队列 +Status QueueTraverse(LinkQueue Q);//遍历队列Q  + +## 3.1 核心数据结构的实现 + +主要为有序链表和队列两种数据类型 + +配合程序代码加以说明。如下: +```cpp +typedef struct +{ + int OccurTime;//事件发生时刻 + int NType;//事件类型,0表示到达事件,1-4表示四个窗口的离开事件 +}Event, ElemType; + +typedef struct LNode +{ + ElemType data; + struct LNode* next; +}LNode, * LinkList; + +typedef LinkList EventList; + +typedef struct +{ +int ArrivalTime;//到达时刻 +int Duration;//办理事务所需事件 +}QElemType; + +typedef struct QNode +{ +QElemType data; +struct QNode* next; +}QNode, * QueuePtr; + +typedef struct +{ +QueuePtr front;//队头指针 +QueuePtr rear;//队尾指针 +}LinkQueue; + +EventList ev;//事件表 +Event en;//事件 +LinkQueue q[5];//四个客户队列 +QElemType customer;//客户记录 +int TotalTime, CustomerNum, CloseTime; +``` + +## 3.2 核心算法的实现 + +程序代码加以说明。如下: + +```cpp +void Bank_Simulation(int CloseTime)//银行业务模拟,统计一天内客户在银行逗留的平均时间 +{ +OpenForDay();//开始营业 +LNode* p; +while (!ListEmpty(ev)) +{ +DelFirst(GetHead(ev), p); +printf("********action********\n"); +en = GetCurElem(p); +if (en.NType == 0) +{ +CustomerArrived(); +} +else +{ +CustomerDepature(); +} +PrintQueue(); +PrintEventList(); +} +printf("The Average Time is %f\n", (float)TotalTime / CustomerNum); +} + + +int cmp(Event a, Event b)//比较事件发生先后 +{ +if (a.OccurTime > b.OccurTime) return 1; +if (a.OccurTime = b.OccurTime) return 0; +if (a.OccurTime < b.OccurTime) return -1; +} + + +void OpenForDay()//银行开门 +//初始化操作 +{ +TotalTime = 0;//初始化累计时间为0 +CustomerNum = 0;//初始化客户数为0 +InitList(ev);//初始化事件链表为空表 +en.OccurTime = 0; +en.NType = 0;//设定第一个客户到达事件 +OrderInsert(ev, en, cmp); +for (int i = 1; i <= 4; i++) +{ +InitQueue(q[i]);//将四个银行窗口队列初始化 +} +} + + +void OrderInsert(EventList L, Event en, int(*cmp)(Event a, Event b))//插入事件 +//事件插入函数,将不同事件按发生时间递增排序 +{ +LNode* p = L; +int i = 1; +while (p->next && cmp(en, p->next->data) > 0)//找到事件发生时间所在事件链表中的位置 +{ +p = p->next; +i++; +} +ListInsert_L(ev, i, en);//插入该事件 +} + + +void CustomerArrived()//客户进门 +//处理客户到达事件,en.NType=0 +{ +CustomerNum++; +int durtime = rand() % 30 + 1;//客户处理事务时间 +int intertime = rand() % 8;//下一个客户到达的时间间隔 +int t = en.OccurTime + intertime;//下一个客户到达的时刻 +if (t < CloseTime)//如果他在营业时间内进来 +{ +printf("一个新客户在银行营业%2dmin后进来,办理业务花费了%2dmin,下一个客户过了%2dmin后进来\n", en.OccurTime, durtime, intertime); +OrderInsert(ev, { t, 0 }, cmp);//插入客户进门事件,NType=0为到达事件 +} +int i = Minimum(q);//客户找最短队开始排队 +EnQueue(q[i], { en.OccurTime, durtime }); +if (QueueLength(q[i]) == 1) +{ +OrderInsert(ev, { en.OccurTime + durtime,i }, cmp);//队列长度为1时,设定一个离开事件 +} +} + + +void CustomerDepature()//客户离开 +{ +int i = en.NType; +DeQueue(q[i], customer);//删除第i队列的排头客户 +TotalTime += en.OccurTime - customer.ArrivalTime;//累计客户逗留时间 +if (!QueueEmpty(q[i])) { +GetHead(q[i], customer); +OrderInsert(ev, { en.OccurTime + customer.Duration, i }, cmp);//插入事件 +} +} + + +int Minimum(LinkQueue Q[5])//求长度最短队列 +{ +int minLength = QueueLength(Q[1]); +int i = 1; +for (int j = 2; j < 5; j++) +{ +if (minLength > QueueLength(Q[j])) +{ +minLength = QueueLength(Q[j]); +i = j; +} +} +return i; +} + + +Status InitList(LinkList& L)//链表初始化 +{ +L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); +if (!L) +{ +exit(OVERFLOW); +} +L->next = NULL; +return OK; +} + + +Status ListInsert_L(LinkList& L, int i, ElemType e)//在第i个位置之前插入元素e +{ +LinkList p = L; +int j = 0; +while (p && j < i - 1)//注意是i-1,因为要找被插入元素的前一个元素 +{ +p = p->next; +j++; +} +if (!p || j > i - 1) +{ +return ERROR; +} +LinkList s = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); +if (!s) +{ +exit(OVERFLOW); +} +s->data = e; +s->next = p->next; +p->next = s; +return OK; +} + + +Status ListEmpty(LinkList L)//判断链表是否为空 +//空表:头指针和头结点仍然存在,但头结点指向NULL +{ +if (L->next) +{ +return FALSE; +} +else +{ +return TRUE; +} +} + + +Status DelFirst(LinkList L, LNode*& q)//删除链表中第一个结点并以q返回 +{ +if (!L->next) +{ +return ERROR; +} +q = L->next; +L->next = q->next; +return OK; +} + + +LNode* GetHead(LinkList L)//返回链表头结点 +{ +return L; +} + + +ElemType GetCurElem(LNode* p)//已知p指向线性链表中的一个结点,返回p所指结点中元素的值 +{ +return p->data; +} + + +void PrintEventList()//打印事件链表  +{  +printf("Current Eventlist is:\n"); +ListTraverse(ev); +} + + +Status ListTraverse(LinkList& L) //遍历链表   +{ +LNode* p = L->next; +if (!p) { +printf("List is empty.\n"); +return ERROR; +} +while (p != NULL) { +printf("OccurTime:%d,Event Type:%d\n", p->data.OccurTime, p->data.NType); +p = p->next; +} +printf("\n"); +return OK; +} + + +Status InitQueue(LinkQueue& Q)//链队列的初始化 +{ +Q.front = Q.rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); +if (!Q.front) +{ +exit(OVERFLOW); +} +Q.front->next = NULL; +return OK; +} + + +Status EnQueue(LinkQueue& Q, QElemType e)//入队 +{ +QNode* p = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); +if (!p) +{ +exit(OVERFLOW); +} +p->data = e; +p->next = NULL; +Q.rear->next = p; +Q.rear = p; +return OK; +} + + +Status DeQueue(LinkQueue& Q, QElemType& e)//出队 +{ +if (Q.front == Q.rear) +{ +return ERROR; +} +QNode* p = Q.front->next; +e = p->data; +Q.front->next = p->next; +if (Q.rear == p)//注意这里要考虑到,当队列中最后一个元素被删后,队列尾指针也丢失了,因此需对队尾指针重新复制(指向头结点) +{ +Q.rear = Q.front; +} +free(p); +return OK; +} + + +int QueueLength(LinkQueue Q)//返回队列的长度 +{ +int count = 0; +QNode* p = Q.front->next; +while (p) { +p = p->next; +count++; +} +return count; +} + + +Status GetHead(LinkQueue Q, QElemType& e)//获取队头元素 +{ +if (Q.front == Q.rear) +{ +return ERROR; +} +e = Q.front->next->data; +} + + +Status QueueEmpty(LinkQueue Q)//判断队列是否为空 +{ +if (Q.front == Q.rear) +{ +return TRUE; +} +return FALSE; +} + + +void PrintQueue()//打印队列 +{ +//打印当前队列   +int i; +for (i = 1; i <= 4; i++) { +printf("窗口 %d 有 %d 个客户:", i, QueueLength(q[i])); +QueueTraverse(q[i]); +} +printf("\n"); +} + + +Status QueueTraverse(LinkQueue Q)//遍历队列Q   +{ +QNode* p = Q.front->next; +if (!p) { +printf("--Is empty.\n"); +return ERROR; +} +while (p) { +printf("(到达时刻 %d min 办理业务需要花费 %d min) ", p->data.ArrivalTime, p->data.Duration); +p = p->next; +} +printf("\n"); +return OK; +} + +``` + +# 4. 系统测试 + +![测试图](cheshi.svg) + + +# 5. 总结 + +本次项目综合运用线性表、队列、排序、随机数等数据结构知识,模拟银行业务系统的运行情况,掌握和提高分析、设计、实现及测试程序的综合能力。 + +个人小结: + +成员1(费良荣): + +成员2(冯国平): + +成员3(李聪颖): + +成员4(武杭凯): + +# 参考文献 + +[1] 严蔚敏, 吴伟民. 数据结构(C语言版). 北京: 清华大学出版社, 2007. +[2] 作者:回到唐朝当少爷 https://www.bilibili.com/read/cv15955830 出处:bilibili + diff --git a/ceshi.drawio.svg b/ceshi.drawio.svg new file mode 100644 index 0000000..1890076 --- /dev/null +++ b/ceshi.drawio.svg @@ -0,0 +1,8 @@ + + + + + + + + \ No newline at end of file diff --git a/ceshi.svg b/ceshi.svg new file mode 100644 index 0000000..10b994e --- /dev/null +++ b/ceshi.svg @@ -0,0 +1 @@ +