一．实验题目
有个超市要开业了（营业时间8-19点），据经验统计，每个客人来结账的时间服从随机分布，每个顾客需要服务的时间服从正态分布（均值为2分钟，方差为1分钟），超市平时的顾客较少（8-12点、14-17点），顾客来结账的平均人数为60人/小时，而高峰期（12-14，17-19点）平均人数为300人/小时，平常顾客等待时间超过3分钟则不满意，而高峰期等待5分钟则不满意，顾客总是排在队列长度最短的队列后面。
功能要求：
（1）假设现在超市有3个结账出口，试模拟一天超市出口排队情况，并统计顾客不满意率。
（2）如果要求顾客不满意率降到2%，至少应有多少出口？
二．问题分析
1．此程序的核心数据结构为队列，顾客的排队过程即为进队与出队过程。
2.一天中的时间分为两个时间段----闲时和忙时。闲时顾客平均每分钟进队1个，忙时顾客平均每分钟进队5个。由于每个顾客来结账的时间服从随机分布，这里就将各位顾客进队的时间定在各个时间点上，如忙时进队时间分别为：08:01:00、08:02:00、08:03:00、08:04:00……，忙时进队时间分别为：12:00:00、12:00:12、12:00:24、12:00:36……
3.每个顾客需要服务的时间服从正态分布，平均值2分钟（即120秒），方差1分钟（即60秒）。如果写纯数学函数求随机服务时间，经过测试发现可能产生负数。这里结合实际将每个顾客需要的服务时间限制在60-120秒内。
4.根据实际情况及题目要求，顾客总是排在最短的队后面，故在每次顾客进队之前都要将最短的那个队列选择出来。
5.营业时间是从8:00到19:00，程序里面以秒为单位做循环。8:00时对应时间i=0，12:00对应i=14400,14:00对应i=21600,17:00对应i=32400,19:00对应i=39600.在需要显示几点几分几秒的时候再将i转换成时间格式。
三．数据结构设计
1．逻辑结构：循环队列
2. 存储结构：数据文件---记事本文件
3. 基本操作列表
*进队与出队操作
*数据文件的数据读写
四. 抽象数据类型
typedef struct customer
{
int number;//第几号顾客
int EnQueueTime;//进队时间
}customer;
typedef struct Queue
{
int rear,front;
customer element[maxsize];
}Queue;
五．算法设计
此程序所需要的数据可直接由系统模拟产生，不需要输入数据，结果输出的数据量较大，故将结果保存在txt文档中。
有3个结账出口时的顾客不满意率
思路：将顾客的进队时间分散到各个时间点上，每个时间点只有一个顾客进队，而且这个顾客进队之前都要判断哪个队是最短的，然后进到最短的那个队中。出队的时候可同时有一个或者多个顾客出队，只要这个顾客的出队时间到了就可以出队。程序里面用timeflagA、timeflagB、timeflagC、servicetime[30]作为时间标记，时间标记是根据randomtime往后推的。当i等于时间标记时当前的顾客就可以出队了。19:00之前有顾客进队，19:00之后没有顾客进队，但仍然有顾客在排队，所以必须保证当i循环完后所有的顾客都已经出队。出队过程中判断顾客是否满意并记录不满意的顾客数，循环结束之后就可以知道总的不满意顾客数，就可以求出顾客的不满意率。
如果要求顾客不满意率降到2%，至少应有多少出口？
由实际情况可知当中只有一个队的时候不满意率为最高，队越多不满意率越低，当队达到某个数量时不满意率会降至0，所以要将不满意率降到2%只需将队的数目循环递增即可，当达到要求后终止。
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"math.h"
#include"time.h"
#define maxsize 300//设定每个队的最大长度为300，实际情况每个队不可能排300个人
#define mu 2.0 //平均两分钟
#define sigma 1.0 //方差为1
int unsat=0;//不满意顾客数
int total=0;//总顾客数
int randomtime=0;
FILE * fp;
typedef struct customer
{
int number;//第几号顾客
int EnQueueTime;//进队时间
}customer;
typedef struct Queue
{
int rear,front;
customer element[maxsize];
}Queue;
//-------------------------------------------------------------------------------
double randomX(void)
{
int a;
double r;
a=rand()%32767;
r=(a+0.00)/32767.00;
return r;
}
int Random()
{
int i,m;
shang:
{
double r,sum=0.0;
for(i=1;i<=12;i++)
sum=sum+randomX();
r=(sum-6.00)*sigma+mu;
m=(int)(r*60);//转化成整数秒
}
if(m<60||m>180)
goto shang;//若产生的随机时间小于60秒或者大于180秒则重新产生
return m;
} //这段产生随机数的代码是网上找的
//-------------------------------------------------------------------------------
void converttime(int time)//转换时间
{//将循环中i对应的时间转换成为几点几分几秒
int a,b,c;
a=(time/3600+8)%24;//时
b=(time%3600)/60;//分
c=time%60;//秒
if(a<10)//小时
{
printf("0%d:",a);
fprintf(fp,"0%d:
",a);
}
else
{
printf("%d:",a);
fprintf(fp,"%d:
",a);
}
if(b<10)//分钟
{
printf("0%d:",b);
fprintf(fp,"0%d:
",b);
}
else
{
printf("%d:",b);
fprintf(fp,"%d:
",b);
}
if(c<10)//秒
{
printf("0%d ",c);
fprintf(fp,"0%d
",c);
}
else
{
printf("%d ",c);
fprintf(fp,"%d
",c);
}
}//-------------------------------------------------------------------------------
void initQueue(Queue *Q)//初始化队列
{
Q->front=Q->rear=0;
}//-------------------------------------------------------------------------------
int length(Queue *Q)//求队列长度
{
return (Q->rear+maxsize-Q->front)%maxsize;
}//-------------------------------------------------------------------------------
int EnQueue(Queue *Q,int num,int time)//进队
{
if((Q->rear+1)%maxsize==Q->front)
return 0;
Q->element[Q->rear].number=num;
Q->element[Q->rear].EnQueueTime=time;//存储进队时间
Q->rear=(Q->rear+1)%maxsize;
return 1;
}//-------------------------------------------------------------------------------
int DeQueue1(Queue *Q,int time,int order)//闲时对应的出队函数，order为队列的序号
{
if(length(Q)==0)
return 0;
converttime(time);//转换时间
printf("第%d号顾客出第%d队 这位顾客开始排队的时间是：",Q->element[Q->front].number,order);
fprintf(fp,"第%d号顾客出第%d队
",Q->element[Q->front].number,order);
fprintf(fp," 这位顾客开始排队的时间是：
");
converttime(Q->element[Q->front].EnQueueTime);
if(time-Q->element[Q->front].EnQueueTime>180)
{
unsat++;//如果排队的时间超过180秒则不满意数加1
fprintf(fp," 不满意！
");
printf(" 不满意！
");
}
else
{
fprintf(fp," 满意！
");
printf(" 满意！
");
}
Q->front=(Q->front+1)%maxsize;
return 1;
}//-------------------------------------------------------------------------------
int DeQueue2(Queue *Q,int time,int order)////忙时对应的出队函数
{
if(length(Q)==0)
return 0;
converttime(time);//转换时间
printf("第%d号顾客出第%d队 这位顾客开始排队的时间是：",Q->element[Q->front].number,order);
fprintf(fp,"第%d号顾客出第%d队
",Q->element[Q->front].number,order);
fprintf(fp," 这位顾客开始排队的时间是：
");
converttime(Q->element[Q->front].EnQueueTime);
if(time-Q->element[Q->front].EnQueueTime>300)
{
unsat++;//如果排队的时间超过300秒则不满意数加1
fprintf(fp," 不满意！
");
printf(" 不满意！
");
}
else
{
fprintf(fp," 满意！
");
printf(" 满意！
");
}
Q->front=(Q->front+1)%maxsize;//front后移
return 1;
}//-------------------------------------------------------------------------------
int main()
{
time_t start,end;
start = time(NULL);
fp = fopen("三个出口时的排队情况.txt","a");//以追加方式写入
fprintf(fp,"超市有三个出口时的排队情况
");
int i=1;
int timeflagA=Random();//时间标记
int timeflagB=Random();
int timeflagC=Random();
Queue A,B,C;
initQueue(&A);
initQueue(&B);
initQueue(&C);
int customertime;//=60;
while(i<=70000)//8:00-19:00之间的四个小时共39600秒,加5分钟300秒
{
if(i<=39600)//i=39600对应时间是19：00，之后没有顾客进队
{
if(i<=14400||(i>21600&&i<=32400))//闲时
customertime=60;
else //if((i>14400&&i<=21600)||(i>32400&&i<=39600))//忙时
customertime=12;
if(i%customertime==0)//有人来排队，customertime为一个人来排队到另外一个人来排队之间的间隔时间
{
if(length(&A)<=length(&B)&&length(&A)<=length(&C))
{
total++;
EnQueue(&A,total,i);//A队最短
}
else if(length(&B)<=length(&A)&&length(&B)<=length(&C))
{
total++;
EnQueue(&B,total,i);//B队最短，total表示来的第几个顾客，i为进队时间
}
else
{
total++;
EnQueue(&C,total,i);//C队最短
}
}
}//if(i<=39600)
if(i==timeflagA)
{
if(i<=14400||(i>21600&&i<=32400))
DeQueue1(&A,i,1); //i为出队时间
else
DeQueue2(&A,i,1);
randomtime=Random();//randomtime即为下一名顾客的服务时间
timeflagA=randomtime+timeflagA;
}
if(i==timeflagB)
{
if(i<=14400||(i>21600&&i<=32400))
DeQueue1(&B,i,2);
else
DeQueue2(&B,i,2);
randomtime=Random();
timeflagB=randomtime+timeflagB;
}
if(i==timeflagC)
{
if(i<=14400||(i>21600&&i<=32400))
DeQueue1(&C,i,3);
else
DeQueue2(&C,i,3);
randomtime=Random();
timeflagC=randomtime+timeflagC;
}
i++;
}//while(i<=79900)
printf("不满意的顾客数为：%d，总的顾客数为：%d
",unsat,total);
printf("不满意率为：%4.2f%%
",((double)unsat/(double)total)*100);
fprintf(fp,"总顾客数为%d,其中不满意的顾客数为：%d
",total,unsat);
fprintf(fp,"不满意率为：%4.2f%%
",((double)unsat/(double)total)*100);
fprintf(fp,"循环结束后的时间为：
");//连续两个%输出一个%
converttime(i);
fclose(fp);
end = time(NULL);
printf("
The program used %-.2f seconds.
",difftime(end,start));
return 0;
}
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"math.h"
#include"time.h"
#define maxsize 1620//设定每个队的最大长度为1620
#define mu 2.0 //平均两分钟
#define sigma 1.0 //方差为1
int unsat=0;//不满意顾客数
int total=0;//总顾客数
int randomtime=0;
FILE * fp;
typedef struct customer
{
int number;//第几号顾客
int EnQueueTime;//进队时间
}customer;
typedef struct Queue
{
int rear,front;
customer element[maxsize];
}Queue;
//-------------------------------------------------------------------------------
double randomX(void)
{
int a;
double r;
a=rand()%32767;
r=(a+0.00)/32767.00;
return r;
}
int Random()
{
int i,m;
shang:
{
double r,sum=0.0;
for(i=1;i<=12;i++)
sum=sum+randomX();
r=(sum-6.00)*sigma+mu;
m=(int)(r*60);//转化成整数秒
}
if(m<60||m>180)
goto shang;//若产生的随机时间小于60秒或者大于180秒则重新产生
return m;
} //这段产生随机数的代码是网上找的
//-------------------------------------------------------------------------------
void converttime(int time)//转换时间
{//将循环中i对应的时间转换成为几点几分几秒
int a,b,c;
a=(time/3600+8)%24;//时
b=(time%3600)/60;//分
c=time%60;//秒
if(a<10)//小时
{
printf("0%d:",a);
fprintf(fp,"0%d:
",a);
}
else
{
printf("%d:",a);
fprintf(fp,"%d:
",a);
}
if(b<10)//分钟
{
printf("0%d:",b);
fprintf(fp,"0%d:
",b);
}
else
{
printf("%d:",b);
fprintf(fp,"%d:
",b);
}
if(c<10)//秒
{
printf("0%d ",c);
fprintf(fp,"0%d
",c);
}
else
{
printf("%d ",c);
fprintf(fp,"%d
",c);
}
}//-------------------------------------------------------------------------------
void initQueue(Queue *Q)//初始化队列
{
Q->front=0;
Q->rear=0;
}//-------------------------------------------------------------------------------
int length(Queue *Q)//求队列长度
{
return (Q->rear+maxsize-Q->front)%maxsize;
}//-------------------------------------------------------------------------------
int EnQueue(Queue *Q,int num,int time)//进队
{
if((Q->rear+1)%maxsize==Q->front)
return 0;
Q->element[Q->rear].number=num;
Q->element[Q->rear].EnQueueTime=time;//存储进队时间
Q->rear=(Q->rear+1)%maxsize;//rear后移
return 1;
}//-------------------------------------------------------------------------------
int DeQueue1(Queue *Q,int time,int order)//闲时对应的出队函数，order为队列的序号
{
if(length(Q)==0)
return 0;
converttime(time);//转换时间
printf("第%d号顾客出第%d队 这位顾客开始排队的时间是：",Q->element[Q->front].number,order);
fprintf(fp,"第%d号顾客出第%d队
",Q->element[Q->front].number,order);
fprintf(fp," 这位顾客开始排队的时间是：
");
converttime(Q->element[Q->front].EnQueueTime);
if(time-Q->element[Q->front].EnQueueTime>180)
{
unsat++;//如果排队的时间超过180秒则不满意数加1
fprintf(fp," 不满意！unsat=%d
",unsat);
printf(" 不满意！
");
}
else
{
fprintf(fp," 满意！
");
printf(" 满意！
");
}
Q->front=(Q->front+1)%maxsize;
return 1;
}//-------------------------------------------------------------------------------
int DeQueue2(Queue *Q,int time,int order)////忙时对应的出队函数
{
if(length(Q)==0)
return 0;
converttime(time);//转换时间
printf("第%d号顾客出第%d队 这位顾客开始排队的时间是：",Q->element[Q->front].number,order);
fprintf(fp,"第%d号顾客出第%d队
",Q->element[Q->front].number,order);
fprintf(fp," 这位顾客开始排队的时间是：
");
converttime(Q->element[Q->front].EnQueueTime);
if(time-Q->element[Q->front].EnQueueTime>300)
{
unsat++;//如果排队的时间超过300秒则不满意数加1
fprintf(fp," 不满意！unsat=%d
",unsat);
printf(" 不满意！
");
}
else
{
fprintf(fp," 满意！
");
printf(" 满意！
");
}
Q->front=(Q->front+1)%maxsize;//front后移
return 1;
}//-------------------------------------------------------------------------------
int main()
{
time_t start,end;
start = time(NULL);
fp = fopen("超市出口问题第二问beta1.txt","a");//以追加方式写入
int i,j,k=0,m=1,n=0;
int customertime;
int servicetime[50];//服务时间标记
Queue Q[50];
while(1)
{
fprintf(fp,"有%d个出口时的排队情况
",m);
unsat=0;
total=0;
i=1;
for(j=0;j<m;j++)
{
initQueue(&Q[j]);
servicetime[j]=Random();
}
while(i<=800000)//8:00-19:00之间的四个小时共39600秒,加5分钟300秒
{
if(i<=39600)//i=39600对应时间是19：00，之后没有顾客进队
{
if(i<=14400||(i>21600&&i<=32400))//闲时
customertime=60;/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
else //if((i>14400&&i<=21600)||(i>32400&&i<=39600))//忙时
customertime=12;/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
if(i%customertime==0)//有人来排队，customertime为一个人来排队到另外一个人来排队之间的间隔时间
{
for(j=0;j<m;j++)
{
if(length(&Q[j])<length(&Q[n]))
n=j;
}
total++;
EnQueue(&Q[n],total,i);//A队最短
}
}//if(i<=39600)
for(j=0;j<m;j++)
{
if(i==servicetime[j])
{
if(i<=14400||(i>21600&&i<=32400))
DeQueue1(&Q[j],i,j+1); //i为出队时间
else
DeQueue2(&Q[j],i,j+1);
randomtime=Random();//randomtime即为下一名顾客的服务时间
servicetime[j]=randomtime+servicetime[j];
}
}
i++;
}//while(i<=79900)
printf("不满意的顾客数为：%d，总的顾客数为：%d
",unsat,total);
printf("不满意率为：%4.2f%%
",((double)unsat/(double)total)*100);
fprintf(fp,"总顾客数为%d,其中不满意的顾客数为：%d
",total,unsat);
fprintf(fp,"不满意率为：%4.2f%%
",((double)unsat/(double)total)*100);
fprintf(fp,"循环结束后的时间为：
");
converttime(i);
if(((double)unsat/(double)total)<0.02)
{
fprintf(fp,"
当有%d个出口时，不满意率低于2%% O(∩_∩)O~~
",m);
break;
}
else
{
fprintf(fp,"
当有%d个出口时，不满意率高于2%%
-----------------------------------------------------------------------------------------------
",m);
m++;
}
}//while(1)
fclose(fp);
end = time(NULL);
printf("
The program used %-.2f seconds.
",difftime(end,start));
return 0;
}