数据结构课程设计停车场管理系统.doc

(完整word版)数据结构课程设计停车场管理系统

停 车 场 管 理

专 业 班 级 ： XXXXXXX
学 号 ： XXXXXXX
姓 名 ： XXXXXXX
指 导 教 师 ： XXXXXXX
课程设计时间： XXXXXXX

计算机 专业 数据结构 课程设计任务书

学生姓名
XXXXXX
专业班级
XXXXXX
学号
XXXXXX
题 目
停车场管理系统
课题性质
工程设计
课题来源
XXXXXX
指导教师
XXXXXX
同组姓名
XXXXXX
主要内容
一、设计的任务及主要技术参数
1 编写停车场管理系统。
2 主要技术：C语言中的模块化程序设计；数据结构中的栈、队列
二、设计任务
1 每组成员分工合作完成一个课程设计，每个人的任务不同；
2 要求利用结构化程序设计方法以及C的编程思想来完成系统的设计；
3 要求有欢迎界面、菜单、文件操作，数据使用数组、结构体、链表等均可，键盘操作或鼠标操作均可；
4 要求在设计的过程中，按功能定义函数或书写多个文件，进行模块化设计，各个功能模块用函数的形式来实现；
5 要求对各个功能模块进行算法设计，可用流程图表示算法思想；
6 要求编程实现系统功能，并进行调试与测试，使系统能正常运行；
7 要求源程序书写格式规范，可读性好，进行必要的注释，采用缩进格式；
8 撰写课程设计说明书

三、设计工作量
1 根据问题描述，分析系统功能，划分功能模块，完成程序的数据设计，确定各模块函数名称；
2 程序的函数设计
3 函数编码及调试
4 程序整体调试
5 完成设计文档和课程设计说明书

任务要求

1、系统应具备的功能：
（1）停车场的车位管理
（2）停车场的停车管理
（3）停车场的记费管理
2、数据结构设计
3、主要算法设计
4、编程及上机实现
5、撰写课程设计报告
参考文献
1．《数据结构（C语言版）》，严蔚敏、吴伟民，清华大学出版社，1997.
2.谭浩强. C语言程序设计（第三版）［Ｍ］. 北京：清华大学出版社，2005
3.廖雷、罗代忠. C语言程序设计基础实验教程［Ｍ］. 北京：高等教育出版社，2005
4.谭浩强. C程序设计解题与上机指导(第三版) ［Ｍ］. 北京：清华大学出版社，2005
.
审查意见
指导教师签字：
教研室主任签字： 年 月 日

实验题目：停车场管理系统

一、要解决的问题
停车场是一条可以停放n辆车的狭窄通道，且只有一个大门汽车停放安到达时间的先后依次由北向南排列（大门在最南端，最先到达的第一辆车停在最北端）若停车场已经停满n辆车，后来的汽车在便道上等候，一旦有车开走，排在便道上的第一辆车可以开入；当停车场的某辆车要离开时，停在他后面的车要先后退为他让路，等它开出后其他车在按照原次序开入车场，每两停在车场的车要安时间长短缴费。 要求：以栈模拟停车场，以队列车场外的便道，按照从终端输入的数据序列进行模拟管理。每一组数据包括三个数据项：汽车“到达”或“离去”信息、汽车牌照号码、以及到达或离去的时刻。对每一组数据进行操作后的信息为：若是车辆到达，则输出汽车在停车场的内或便道上的位置：若是车辆离去则输出汽车在停车场内的停留时间和应缴纳的费用（在便道上的停留时间不收费）。栈以顺序结构实现，队列以链表结构实现。

二、基本要求
（1）界面友好，函数功能要划分好
（2）总体设计应画一流程图
（3）程序要加必要的注释
（4）要提供程序测试方案。
三、算法基本思想描述
由于停车场是一个狭窄通道，而且只有一个大门可供汽车进出，问题要求汽车停车场内按车辆到达时间的先后顺序，依次由北向南排列。由此很容易联想到数据结构中的堆栈模型，因此可首先设计一个堆栈，以堆栈来模拟停车场，我设计用顺序存储结构来存储停车场内的车辆信息，并给车辆按进栈顺序编号，当停车场内某辆车要离开时，在他之后进入的车辆必须先退出车场为它让路，待该辆车开出大门外，其他车辆再按原次序进入停车场。这是个一退一进的过程，而且让道的汽车必须保持原有的先后顺序，因此可再设计一个堆栈，以之来暂时存放为出站汽车暂时让道的汽车。当停车场满后，继续进来的汽车需要停放在停车场旁边的便道上等候，若停车场有汽车开走，则按排队的先后顺序依次进站，最先进入便道的汽车将会最先进入停车场，这完全是一个先进先出模型，因此可设计一个队列来模拟便道，队列中的数据元素设计成汽车的车牌号，并以链表的形式存储。另外，停车场根据汽车在停车场内停放的总时长来收费的，在便道上的时间不计费，因此必须记录车辆进入停车场时的时间和车辆离开停车场时的时间，然后计算、显示费用情况。
四、详细设计
1. 数据结构的设计
（1）车辆信息的表示
车辆可看成是一个节点，设计成一个结构体，车辆信息包括：车牌号码，车辆的进站时间和离开停车的时间，定义如下：
typedef struct node{
char num[10]; //车牌号码
Time reach; //到站时间
Time leave; //离开时间
}CarNode;
（2）时间、栈和队列的定义
时间是由小时和分钟表示的，有两部分数据，所以，类似于复数的表示一样，设计两个变量分别存储小时和分钟。如：typedef struct time{
int hour;
int min;
}Time;
停车场内用栈表示：typedef struct NODE{
CarNode *stack[MAX+1]; //栈用顺序表示
int top;
}SeqStackCar;
便道上的车辆表示：typedef struct car{
CarNode *data; // 便道上的车用链表表示
struct car *next;
}QueueNode;
typedef struct Node{
QueueNode *head; // 设置头指针、尾指针。。
QueueNode *rear;
}LinkQueueCar;

2. 算法的设计思想及流程图
（1）主要函数的功能说明
1、 void InitStack(SeqStackCar *); //车辆节点进栈
当栈未满时，就把到达的车辆进栈。
2、 int InitQueue(LinkQueueCar *); //车辆节点进队列
当栈满了时，车辆就进入便道上的队列中
3、 int Arrival(SeqStackCar *,LinkQueueCar *); //车辆到达登记
车辆到达时，先登记车辆车牌号码。然后再判断停车场有没有停满，没停满就进栈，停满了就停在便道上，即进队列。。
4、 void Leave(SeqStackCar *,SeqStackCar *,LinkQueueCar *); //车辆离开处理
通过输入离开车辆的位置处理，然后调用PRINT(CarNode *p,int room);函数进行收费。。然后再判断便道上有没有车，如果有，就把便道上的车进停车场内。
5、 void List(SeqStackCar,LinkQueueCar); //显示车场内和便道上的车辆情况
用个switch();函数选择显示车场内或是便道上的车辆情况。
包括对下面两个子函数的调用: void List1(SeqStackCar *S);
void List2(LinkQueueCar *W); //分别为显示车场和便道上的车辆情况
6、 void PRINT(CarNode *p,int room); // 车辆离开是的收费
这个函数由车辆离开的函数调用，以分钟计时算费，但只能计算当天之内的费用，如果第二天的话会导致计费为负或减少。即只能当天停，当天开走。。
（2）模块结构及流程图
下图为程序的主流程图，比较清晰的显示了程序的整个运行过程。如：图 1.

24

开始
初始化两个栈Enter和Temp及一个队列Wait。

进入主菜单
车到达

车离开

退出

Room前车辆进临时栈

对room计费

便道车信息

车场内信息

判便道是否有车

车场是否为空
列表显示

栈Enter元素出栈

队列中元素进栈
队列Wait中元素出队

元素进栈Enter

便道车进车场

元素进队列Wait

判断栈是否为满

结束
退出列表显示
是
否
否
是
否
是

（3） 主要模块算法描述
本程序最主要的算法就是车辆到达登记的和车辆离开的。
车辆到达：int Arrival(SeqStackCar *Enter,LinkQueueCar *W)
首先定义一个栈和队列的结构体指针为：*p , *t 。
然后申请一个车辆信息的内存空间，并把它赋给栈指针。
车辆到达时就输入车牌号，并通过if(Enter->top<MAX)
来判断该车是进车场内还是进便道上，如果是进车场内就把top 加1，显 示 在车场内的位置，还要输入进车场的时间，然后把该节点进栈。如果是else 就 显示该车要停在便道上，并进行进队列的操作。
车辆离开： void Leave(SeqStackCar *Enter,SeqStackCar *Temp,LinkQueueCar *W)
定义一个整型变量room 记录要离开车辆的位置，
定义两个栈指针和一个队列指针，
用个if(Enter->top>0) 确保栈不空，然后用个while(1) 确保输入的车辆离开位置的合法性。如果不和法，显示输入有误，要重新输入。
通过while(Enter->top>room) 判断离开车辆的位置，如果是中间位置，就要再用一个栈前面临时开出来的车，等要开出的车开出后，再把临时栈的车看进 车场内，并要调用PRINT(p,room); 这个函数计算显示费用。
然后还要用 if((W->head!=W->rear)&&Enter->top<MAX) 语句判断便道上有没有车，如果有车就要显示进车场的车的车牌号，并登记进入时间。
并要进行相应的出队列和进栈操作。
五、源程序清单
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define MAX 3 // 停车场最大容量为3辆，便于观察
#define price 0.05

typedef struct time{ // 定义时间结构体
int hour;
int min;
}Time;

typedef struct node{ // 定义车辆信息结构体
char num[10];
Time reach;
Time leave;
}CarNode;

typedef struct NODE{
CarNode *stack[MAX+1];
int top;
}SeqStackCar;

typedef struct car{
CarNode *data;
struct car *next;
}QueueNode;

typedef struct Node{
QueueNode *head;
QueueNode *rear;
}LinkQueueCar;

void InitStack(SeqStackCar *);
int InitQueue(LinkQueueCar *);
int Arrival(SeqStackCar *,LinkQueueCar *);
void Leave(SeqStackCar *,SeqStackCar *,LinkQueueCar *);
void List(SeqStackCar,LinkQueueCar);

void main()
{
SeqStackCar Enter,Temp;
LinkQueueCar Wait;
int ch;
system("color 4A");
InitStack(&Enter);
InitStack(&Temp);
InitQueue(&Wait);
while(1)
{
printf("\n §※§※§※§※§※§ 欢迎使用停车场系统.§※§※§※§※§※§\t\n\n");
printf("\n\t※◎※◎※◎※◎ 1. 车辆到达登记.※◎※◎※◎※◎\t\n");
printf("\n\t※◎※◎※◎※◎ 2. 车辆离开登记.※◎※◎※◎※◎\t\n");
printf("\n\t※◎※◎※◎※◎ 3. 车辆列表显示.※◎※◎※◎※◎\t\n");
printf("\n\t※◎※◎※◎※◎ 4. 退出系统.※◎※◎※◎※◎\t\n\n");
while(1)
{
printf(" 请选择: ");
scanf("%d",&ch);
if(ch>=1&&ch<=4)break;
else printf("\n 输入有误，请重新选择： 1~4: ");
}
switch(ch)
{
case 1:Arrival(&Enter,&Wait); break;

case 2:Leave(&Enter,&Temp,&Wait);break;
case 3:List(Enter,Wait);break;
case 4:exit(0);
default: break;
}
}
}

// 自定义函数
void InitStack(SeqStackCar *s){ // 栈的初始化

int i;
s->top=0;
for(i=0;i<=MAX;i++)
s->stack[s->top]=NULL;
}

int InitQueue(LinkQueueCar *Q){ // 队列的初始化

Q->head=(QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode));
if(Q->head!=NULL)
{
Q->head->next=NULL;
Q->rear=Q->head;
return(1);
}
else return(-1);
}

void PRINT(CarNode *p,int room){ // 车辆收费

int A1,A2,B1,B2;
printf("\n车辆离开的时间:");

scanf("%d:%d",&(p->leave.hour),&(p->leave.min));
printf("\n离开车辆的车牌号为:");
puts(p->num);
printf("\n其到达时间为: %d:%d",p->reach.hour,p->reach.min);
printf("\n离开时间为: %d:%d",p->leave.hour,p->leave.min);
A1=p->reach.hour;
A2=p->reach.min;
B1=p->leave.hour;
B2=p->leave.min;
printf("\n应交费用为: %2.1f元",((B1-A1)*60+(B2-A2))*price);
free(p);
}

// 车辆的到达登记
int Arrival(SeqStackCar *Enter,LinkQueueCar *W){

CarNode *p;
QueueNode *t;
p=(CarNode *)malloc(sizeof(CarNode));
flushall();
printf("\n请输入车牌号(例:豫B1234):");
gets(p->num);
if(Enter->top<MAX)
{
Enter->top++;
printf("\n车辆在车场第%d位置.",Enter->top);
printf("\n车辆到达时间:");

scanf("%d:%d",&(p->reach.hour),&(p->reach.min));
Enter->stack[Enter->top]=p;
return(1);
}
else
{
printf("\n该车须在便道等待!有车位时进入车场");
t=(QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode));
t->data=p;
t->next=NULL;
W->rear->next=t;
W->rear=t;
return(1);
}
}

void Leave(SeqStackCar *Enter,SeqStackCar *Temp,LinkQueueCar *W)
{ //车辆的离开
int room;
CarNode *p,*t;
QueueNode *q;

if(Enter->top>0) // 判断车场是否为空
{
while(1)
{
printf("\n请输入车在车场的位置/1--%d/：",Enter->top);
scanf("%d",&room);
if(room>=1&&room<=Enter->top) break;
else printf("\n 输入有误,请重输: ");

}
while(Enter->top>room) // 把要删除的车辆的前面的车开出来，进临时栈。
{
Temp->top++;
Temp->stack[Temp->top]=Enter->stack[Enter->top];
Enter->stack[Enter->top]=NULL;
Enter->top--;
}
p=Enter->stack[Enter->top]; // 把要删除的车辆节点赋给p。
Enter->stack[Enter->top]=NULL;
Enter->top--;
while(Temp->top>=1) // 再把临时栈里德车辆进停车场
{
Enter->top++;
Enter->stack[Enter->top]=Temp->stack[Temp->top];
Temp->stack[Temp->top]=NULL;
Temp->top--;
}
PRINT(p,room); // 调用计费函数计费。。
if((W->head!=W->rear)&&Enter->top<MAX) //如果便道上有车，则再开进停车场。
{
q=W->head->next;
t=q->data;
Enter->top++;
printf("\n便道的%s号车进入车场第%d位置.",t->num,Enter->top);
printf("\n请输入%s号车进入车场的时间:",t->num);
scanf("%d:%d",&(t->reach.hour),&(t->reach.min));
W->head->next=q->next;
if(q==W->rear) W->rear=W->head;
Enter->stack[Enter->top]=t;
free(q);
}
else printf("\n便道里没有车.\n");
}
else printf("\n车场里没有车.");
}
void List1(SeqStackCar *S) //显示车场里的车辆情况
{
int i;
if(S->top>0)
{
printf("\n车场:");
printf("\n 位置 到达时间 车牌号\n");
for(i=1;i<=S->top;i++)
{
printf(" %d ",i);
printf(" %d:%d ",S->stack[i]->reach.hour,S->stack[i]->reach.min);
puts(S->stack[i]->num);
}
}
else printf("\n车场里没有车");
}
void List2(LinkQueueCar *W) //显示便道上的车辆情况
{
QueueNode *p;
int i;
p=W->head->next;
if(W->head!=W->rear)
{
printf("\n等待车辆的号码为:");
for(i=1; (p!=NULL); i++)
{
printf("\n第 %d 车辆.",i);
puts(p->data->num);
p=p->next ;
}
}
else printf("\n便道里没有车.");

printf("\n");
}

void List(SeqStackCar S,LinkQueueCar W) //显示,遍历
{
int flag,tag;
flag=1;
while(flag)
{
printf(" 查看车辆列表显示: ");
printf("\n 1.车场列表\n 2.便道列表\n 3.返回主菜单\n");
printf("\n请选择 1~3:");
while(1)
{
scanf("%d",&tag);
if(tag>=1 && tag<=3) break;
else printf("\n 输入有误,请重新选择 1~3:");
}
switch(tag)
{
case 1:List1(&S);break;
case 2:List2(&W);break;
case 3:flag=0; system("cls"); break;
default: break;
}
}
}
六、测试数据及测试结果
以下是程序运行的界面截图，显示了运行的一些主要过程。。

1 、这是停车场系统的登录界面。

2 、车辆到达登记信息，为了便于观察，车场内最多可停3辆车，当停车场内已满时，只登记车牌号，然后进入便道上，即进入队列中。

3 、 分别显示车场内和便道上的车辆信息情况。

4 、 车场内车辆离开时，输入离开时间，然后计算、显示费用，如果便道上有车，则显示要进入车场内的车牌号码，同时登记时间。

七、课程设计总结及心得体会
这次的课程设计比去年的c语言的课程设计是难多了，不过，多了这半期的学习，还是能够应付的。我这次的课程设计题目是关于停车场问题的，总体来说，这个题目还是比较简单的，主要是运用了栈和队列的一些知识和操作。也没有用到其他太多的数据结构知识。程序基本上还是能够运行，结果也正确，能够实现那些基本的车辆到达、离开、收费、遍历显示等主要功能。
但我觉得这个程序还有很多小的地方是可以完善的，比如：在输入登记车辆到达时间的时候，没有相关的小时、分钟数字的限制范围——（小时 0~23，分钟 0~60）；这就使程序不那么健壮了，还有，在计算收费时如果离开时间是到了第二天了，这样就可能会导致收费时负的或减少很多。就是说，还应该算天数，要不就要规定只能当天停，当天开走。我改了几次改不好，又鉴于程序要求中也没有提及，所以我也就没去该了。只要能实现主要的功能就好了。
当然，这次的课程设计、编程实践还是大有收获的。
通过实习我的收获如下
1、我知道了怎样去简化程序，减少他的时间复杂度和空间复杂度。还知道了怎样去完善程序，使其更具健壮性。
2、巩固和加深了对数据结构的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。
3、培养了我选用参考书，查阅手册及文献资料的能力。培养独立思考，深入研究，分析问题、解决问题的能力。
4、通过实际编译系统的分析设计、编程调试，掌握应用软件的分析方法。
5、通过课程设计，培养了我严肃认真的工作作风，逐步建立正确的生产观念、经济观念和全局观念。
根据我在实习中遇到得问题，我将在以后的学习过程中注意以下几点：
   1、认真上好专业实验课，多在实践中锻炼自己。更让我懂得实践是检验和掌握真理的最好办法。
2、写程序的过程中要考虑周到，严密。
3、在做设计的时候要有信心，有耐心，切勿浮躁。
4、认真的学习课本知识，掌握课本中的知识点，并在此基础上学会灵活运用。
5、在课余时间里多写程序，熟练掌握在调试程序的过程中所遇到的常见错误，以便能节省调试程序的时间。