数据结构-课程设计-停车场管理系统.doc

《数据结构》课程设计报告

设计报告题目：停车场管理问题
学院：信息科学与工程学院

《数据结构》课程设计报告书
1.1 课程设计选题的目的
为大家解决一些生活中的实际问题，在这个过程中，自我设计的能力也在不断地提高。此次程序设计综合运用所学数据额结构以及C语言的知识解决实际问题，将课堂的书本知识有效的在程序中体现出来，使我们更理解了C语言及数据结构的功能之强大，进一步让学生对面向对象的方法以及数据结构的编程思想有了较好了解和认识。
1.通过课程设计，加深对《数据结构》这一课程所学内容的进一步理解与巩固。
2.通过课程设计，加深对结构化设计思想的理解，能对系统功能进行分析，并设计出合理的模块化结构。
3. 通过课程设计，提高程序开发功能，培养分析问题、解决实际问题的能力，能运用合理的控制流程编写清晰高效的程序。
1.2 课程设计选题的内容
[问题描述]
设有一个可以停放n辆汽车的狭长停车场，它只有一个大门可以供车辆进出。车辆按到达停车场时间的早晚依次从停车场最里面向大门口处停放(最先到达的第一辆车放在停车场的最里面)。如果停车场已放满n辆车，则后来的车辆只能在停车场大门外的便道上等待，一旦停车场内有车开走，则排在便道上的第一辆车就进入停车场。停车场内如有某辆车要开走，在它之后进入停车场的车都必须先退出停车场为它让路，待其开出停车场后，这些车辆再依原来的次序进场。每辆车在离开停车场时，都应根据它在停车场内停留的时间长短交费。如果停留在便道上的车未进停车场就要离去，允许其离去，不收停车费，并且仍然保持在便道上等待的车辆的次序。编制一程序模拟该停车场的管理。

[实现要求]
要求程序输出每辆车到达后的停车位置(停车场或便道上)，以及某辆车离开停车场时应交纳的费用和它在停车场内停留的时间。

一．需求分析
以栈模拟停车场，以队列模拟停车场外的便道，按照从终端读入的输入数据序列进行模拟管理。
每一组输入数据包含三个数据项： 汽车“到达”或“离去”信息，汽车牌照号码以及汽车到达或离去的时刻。
对每一组输入数据操作后的输出结果为：①若是车辆到达，则输出汽车在停车场内或便道上的停车位置；②若是汽车离去，则输出汽车在停车场内的停留时间和应缴纳的费用（在便道上停留的时间不收费）。
栈以顺序结构实现，队列以链表结构实现。

二．概要设计

设计框图

①设计思想：
按照题目的要求，此停车场管理系统是在一个狭长的通道上的，而且只有一个大门可以供车辆进出，并且要实现停车场内某辆车要离开时，在它之后进入停车场的车都必须先退出停车场为它让路，待其开出停车场后，这些辆再依原来的次序进场的功能。
因此，可以设计两个堆栈，其中一个堆栈用来模拟停车场，另一个堆栈用来模拟临时停车场，该临时停车场用来存放当有车辆离开时，原来停车场内为其让路的车辆。至于当停车场已满时，需要停放车辆的通道可以用一个链队列来实现。当停车场内开走一辆车时，通道上便有一辆车进入停车场，此时只需要改变通道上车辆结点的连接方式就可以了，使通道上第一辆车进入停车场这个堆栈，并且使通道上原来的第二辆车成为通道上的第一辆车，此时只需将模拟通道的链队列的头结点连到原来的第二辆车上就可以了。

②实现方法：
对于此停车场管理系统的实现，就是用两个堆栈来分别模拟停车场以及停车场内车辆为其它车辆让路时退出停车的临时停放地点。至于通道上车辆的停放则用一个链队列来实现，此时，通道上车辆的离开或者进入停车场只需改变此链队列上的结点而已。对于要对停车场内的车辆根据其停放时间收取相应的停车费用，可以记录下车辆进入以及离开停车场的时间，再用时间差乘以相应的单价并且打印出最后的费用就可以实现了。

③若干主要模块：
1. 车辆到达模块
2. 车辆离开模块
3. 停车场内停放车辆的信息显示模块
4. 退出模块
首先定义用来模拟停车场的堆栈以及用来模拟通道的链队列为全局变量，然后编写主函数，在此主函数中实现对其它各个模块的调用。在用户的选择过程中，程序又分别调用车辆的到达、车辆的离开、停车场内停放车辆的信息以及退出程序这四个函数模块。其中，在车辆的离开那个模块函数中又调用了打印离开车辆信息的函数，在停车场内停放车辆信息的那个模块函数中，又分别调用了显示停车场上车辆信息的函数以及显示便道上车辆信息的函数。最后，从调出的这四个函数中回到主函数结束整个程序的运行。

④以上各个模块中，出现的调用的函数为：
void InitStack(SeqStackCar *s); /*初始化栈*/
int InitQueue(LinkQueueCar *Q); /*初始化通道*/
int Arrival(SeqStackCar *Enter,LinkQueueCar *W); /*定义到达车辆函数*/
void Leave(SeqStackCar *Enter,SeqStackCar *Temp,LinkQueueCar *W); /*定义离开车辆函数*/
void PRINT(CarNode *p); /*显示出站车辆相关信息,定义出站函数*/
void List(SeqStackCar S,LinkQueueCar W); /*定义列表函数*/
void List1(SeqStackCar *S);列表1 停车场
void List2(LinkQueueCar *W);列表2 便道

三．详细设计
部分 主要源程序：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define MAX 10 /*定义车库容量*/
#define price 0.5 /*定义收费单价*/
typedef struct time{
int hour;
int min;
}Time;/*时间结点*/
typedef struct node{
char num[10];
Time reach;
Time leave;
}CarNode;/*车辆信息结点*/
typedef struct NODE{
CarNode *stack[MAX+1];
int top;
}SeqStackCar;/*模拟车站信息*/
typedef struct car{
CarNode *data;
struct car *next;
}QueueNode;/*车站车辆信息*/
typedef struct Node{
QueueNode *head;
QueueNode *rear;
}LinkQueueCar;/*模拟通道信息*/

void InitStack(SeqStackCar *); /*初始化栈*/
int InitQueue(LinkQueueCar *);/*初始化通道*/
int Arrival(SeqStackCar *,LinkQueueCar *); /*定义到达车辆函数*/
void Leave(SeqStackCar *,SeqStackCar *,LinkQueueCar *);/*定义离开车辆函数*/
void List(SeqStackCar,LinkQueueCar); /*定义列表函数*/
InitStack(&Enter); /*初始化车站*/
InitStack(&Temp);/*初始化让路的临时栈*/
InitQueue(&Wait);/*初始化等待的通道*/
void InitStack(SeqStackCar *s){ /*初始化栈*/
int i;
s->top=0;/*s起始为空栈*/
for(i=0;i<=MAX;i++)/*i初始为零，在小于最大的前提下递加*/
s->stack[s->top]=NULL;/*栈顶指针指向下一位置，直到下一位置为空不存在*/
}
int InitQueue(LinkQueueCar *Q){ /*初始化便道*/

Q->head=(QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode));/*为便道设定内存*/
if(Q->head!=NULL)/*如果栈头非空*/
{
Q->head->next=NULL;/*头元素指向下一个非空*/
Q->rear=Q->head;/*下一个指定为头*/
return(1);/*返回主函数*/
}
else return(-1);
}

出站函数及时间费用计算功能：
void PRINT(CarNode *p,int room)/*显示出站车辆相关信息,定义出站函数*/
{
int A1,A2,B1,B2;/*取四个函数*/
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("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;/*定义四个函数,分别表示到达的时间和离开的时间*/
printf("\n应交费用为: %2.1f元",((B1-A1)*60+(B2-A2))*price);/*定义价格计算方式*/
free(p);
}

车辆到达模块：
int Arrival(SeqStackCar *Enter,LinkQueueCar *W){ /*车辆到达*/
CarNode *p;
QueueNode *t;/*定义指针*/
p=(CarNode *)malloc(sizeof(CarNode));/*设定车辆指针的内存*/
flushall();
printf("\n请输入车牌号(例:京A1234):");
gets(p->num);/*获取车辆位置编号*/
if(Enter->top<MAX)/*如果位置数小于最大*/
{
Enter->top++;
printf("\n车辆在车场第%d位置.",Enter->top);/*位置数输出然后自加一用作下一次*/
printf("\n车辆到达时间:");
scanf("%d:%d",&(p->reach.hour),&(p->reach.min));/*记录车辆到达时间*/
Enter->stack[Enter->top]=p;/*将时间函数p整体赋值给已经进站的车辆*/
return(1);/*返回主界面函数*/
}
else/*如果车辆数超过最大*/
{
printf("\n该车须在便道等待!有车位时进入车场");
t=(QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode));/*临时栈的内存*/
t->data=p;/*p的值赋予t*/
t->next=NULL;/*临时栈指针非空*/
W->rear->next=t;/*将临时栈的赋值到等待便道的等待车辆*/
W->rear=t;/*将临时栈的值t赋予便道等待的车*/
return(1);/*返回主函数*/
}
}

车辆离开模块：
void Leave(SeqStackCar *Enter,SeqStackCar *Temp,LinkQueueCar *W)/*车辆离开*/
{
int room;/*定义位置函数*/
CarNode *p,*t;/*定义停车场的车辆的位置和时间两个指针p和t*/
QueueNode *q;/*定义便道的车辆的指针q*/

if(Enter->top>0) /*如果进站车辆的头指针非零则执行*/
{
while(1)
{
printf("\n请输入车在车场的位置/1--%d/：",Enter->top);
scanf("%d",&room);/*输入位置数值*/
if(room>=1&&room<=Enter->top) break;/*如果输入的数值大于等于1且小于等于进站的最大数量，则跳出执行下一步*/
}
while(Enter->top>room)
{
Temp->top++;
Temp->stack[Temp->top]=Enter->stack[Enter->top];
Enter->stack[Enter->top]=NULL;
Enter->top--;
}
p=Enter->stack[Enter->top];
Enter->stack[Enter->top]=NULL;
Enter->top--;
while(Temp->top>=1)
{
Enter->top++;
Enter->stack[Enter->top]=Temp->stack[Temp->top];
Temp->stack[Temp->top]=NULL;
Temp->top--;
}/*定义停车场的车辆和便道的车辆的出入方式*/
PRINT(p,room);

if((W->head!=W->rear)&&Enter->top<MAX)/*判断便道的车辆*/
{
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);/*如果指针存在，则显示进入并指向下一指针*/
printf("\n请输入%s号车进入车场的时间:");
scanf("%d:%d",&(t->reach.hour),&(t->reach.min));/*判定存在之后，同样记录时间*/
W->head->next=q->next;
if(q==W->rear) W->rear=W->head;
Enter->stack[Enter->top]=t;
free(q);/*指针不存在则为空*/
}
else printf("\n便道里没有车.\n");
}
else printf("\n车场里没有车.");
}

车辆列表显示函数：
void List1(SeqStackCar *S)/*定义停车场的车辆显示函数*/
{
int i;
if(S->top>0)/*如果指针非空*/
{
printf("\n车场:");
printf("\n 位置到达时间 车牌号\n");
for(i=1;i<=S->top;i++)/*定义数目的循环方式*/
{
printf(" %d ",i);/*显示停车场数目*/
printf(" %d:%d ",S->stack[i]->reach.hour,S->stack[i]->reach.min);/*定义到达时间的显示*/
puts(S->stack[i]->num);/*定义显示车辆的号码*/
}
}
else printf("\n车场里没有车");/*如果指针为空则显示停车场没有车辆*/
}
void List2(LinkQueueCar *W)/*定义通道的车辆函数*/
{
QueueNode *p;/*定义指针p*/
p=W->head->next;
if(W->head!=W->rear)
{
printf("\n等待车辆的号码为:");/*如果指针存在则显示等待车辆号码*/
while(p!=NULL)
{
puts(p->data->num);
p=p->next;
}
}
else printf("\n便道里没有车.");/*如果指针为空则显示指针为空*/
}
四．调试分析
调试过程中的主要问题：
由于此停车场管理系统是分模块设计的，整体来看结构较为清晰，使用方便，易读易懂，不过由于没有添加清屏函数，所以看似有些繁琐。本程序的调试运行，总体上情况良好，但依然存在部分尚未解决的问题，比如停车管理没有考虑到过夜的问题，在计算时间差及费用时 存在一定错误。
1. 一开始在调试程序时遇到了内存错误的问题，后来通过网络查询知道到了出错的原因：在建立对头指针和队尾指针时没有对指针进行初始化，即没有为指针动态分配空间。
2. 在编程过程中，有时输错了时间及系统要求输入的数字时没有设计报错功能，致使有可能会出现闪屏的情况出现。
3. 在最后验收阶段发现时间差及费用计算问题没有考虑到过夜情况，因此在时间由11：00到10：00时会出现费用值为负数的错误逻辑。

调试截图

整体界面显示

车辆进入登记

车辆离开 时间及费用计算

停车场列表显示

判断停车数超过停车场内设最大值，停于便道

停车场内有车离开，便道内车进入

出现过夜现象的计算错误

五．课设总结
设计总结
1.1 本设计的优点
1．有比较完整 清晰的界面管理
2．清楚的信息提示 易读易懂
3．较为方便的执行过程

1.2 本设计的不足
（1）设计原理有不足之处 例如 停车过夜的时间问题无法得到顺利解决
操作错误没有详细提示 等等。
（2）设计操作步骤较为繁琐复杂 还需改进简化。
（3）程序代码不够简练，并且可读性也不是很好。
（4）没有设计清屏函数，显示较为赘余。

1.3 可改进的地方
（1）各个菜单界面可以设计的更为美观，更简洁易懂。
（2）改善停车过夜无法时间计算无法实行的问题及清屏问题。
( 3 ) 时间及车牌号可以增加判断识别对错功能。

实践心得
通过这一两周的课程设计，加深了我对《数据结构》这门课程所学内容的进一步的理解与掌握；同时，通过对停车场管理系统的开发，使得我将计算机课程所学知识与实际问题很好地相联接在了一起。在这次课程设计中，培养了我开发一个中小型程序的能力。在这次对停车场管理系统的开发过程中，有程序功能成功实现时的欣喜，也有遇到问题、解决问题时的执着以及迷茫。
在这周课程设计中，所开发的停车场管理系统，基本上可以完成每一项功能。汽车进入停车场的信息、离开停车场的信息以及通道上的信息都可以在程序上一一实现。但是，该程序也有不足的地方。一个可以改进的地方就是记录车辆进入停车场以及离开停车场的时间，还应该增加时间的判断功能，即停车场内有可能有车辆停放的时间超过一天。
通过将近两周的课设练习，认识到知识的迁移运用，理论应用实际和相互间的密切联系，感受到理论知识学习的重要，在今后的各科学习及相应实践中一定会更加努力，认真。
也体会到自己知识有所缺乏，对于过去曾经学过的C语言及数据结构的知识有很多遗忘，以及个人能力的有限，部分功能无法自己实现，只有通过同学、老师间的密切配合才能完成这项工作。从中也体会到了学习实践中和理论学习中的不同之处，今后除了需要掌握基本的课本知识 更需要的是把理论和实践相结合 能够自己完成某些小实验项目，达到知识的融会贯通。

参考文献：
【1】 百度百科
【2】 数据结构与算法实验教程 高等教育出版社
【3】 严蔚敏、吴伟民 《数据结构（C语言版）》　清华大学出版社
【4】 严蔚敏、吴伟民、米宁　《数据结构题集(C语言版) 》清华大学出版社

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