数据结构大型实验报告银行系统模拟_银行模拟系统实验报告

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数据结构大型实验报告

软工1102班 201126630230 周云阁

问题描述...........................................................................................................................................1 类结构..............................................................................................................................................1 模拟算法说明...................................................................................................................................2 问题分析...........................................................................................................................................4 展望和收获.......................................................................................................................................5

问题描述

②银行系统模拟

【问题描述】假设银行有四个服务窗口，初始每个窗口都可以提供服务；模拟开始后，每个窗口都能给出最早空闲时间（即最早可以提供服务的时间）；当顾客到达后，总可以看到每个窗口标出的最早可以提供服务的时间，由此来选择窗口，其中，顾客按照一定的频率到达;到达后系统随机产生服务时间，同时产生下一个到达事件的时间。当顾客离开窗口时，该窗口为空闲，即可以为下一个等待顾客提供服务。所有到达事件和离开事件都被插入优先队列。银行系统模拟中的关键部分为客户事件，包括到达事件和离开事件，所有事件都被加上时间戳，放到优先队列中，队列中优先级最高的事件就是时间戳最早的事件。银行模拟中用随机数来决定下个顾客何时到达及当前顾客所需的服务时间，它可保证事件在某一范围内等概率发生。如果，当前到达事件发生在Ｔ时刻，下一个到达事件将发生在范围T+arrivalLow和T+arrivelHigh之间。而每个顾客的服务事件在范围ServiceLow和ServiceHigh之间。到达/离开事件数据均应包括：时间、事件类型、顾客号、服务窗口、等待时间、服务时间等。试编写程序模拟银行系统的运行。

类结构

1.两个自定义的优先队列；

WIndowsPriorityQueues类，用单链表实现的优先队列，用于存放窗口对象，在队列里的 优先权参考 窗口的悠闲程度，即time属性，time越小，悠闲程度越大，则越在链表的最 前面。取出的时候，执行get()方法，取出表头，即优先权最高的对象。

EventPriorityQueues类，向量实现，用以存放生成的顾客事件对象，优先权是顾客事件 生成顺序，顾客越早生成的，就排在向量的前面。顾客事件对象就按线性顺序排列在这 个队列中

模拟算法说明

(手工图略粗糙)

总体是来说，以事件为主，时间由事件驱动向前进。以此图为例，假设A,B,C,D四个窗口的起始时间分别为 0 1 2 3，然后由A先开始。systemTime，时间轴直接跳到开始处理的时刻 即A 的 0 时刻。

2.然后A接到顾客，A的0 时刻 加上 顾客的服务时间2，说明A将在2时刻完成处理。3..此时，时间轴 加上 下一个顾客的到达时间 3，那么时间轴(systemTime)就跳到3时刻。4.明显，当时间轴到3时，A已经处理完毕，则弹出。则在 3时刻，A仍为空闲的。5.但事实上，在时刻3，是B 接待顾客，因为B的时刻较小，虽然此时所有的窗口都为空闲状态，但由于默认的处理效率一样，没有区别，但如果要考虑不同窗口的效率话，那么在只要在优先队列再增加优先级的参考项即可。

6.那么由此循环向前进，如果遇到所有的窗口都是处于处理状态。那么只要把时刻最小的窗口弹出，且时间轴(systetTime)跳到那个时刻即可。当然这当中略有瑕疵要处理。

1.顾客的生成问题 及解决方法

按照正常的流程来说，应该是先生成第一位顾客，然后程序就可以开始了，然后是那边窗口一边处理，一边生成顾客，而实际上是，c++本身貌似没有多线程的机制，所以要实现这种方法，就要c++程序去调用windows系统的接口，借助一个windows.h的文件，然后在该进程下，开辟一个子线程。网上教程都大概这个样子，但实际操作起来的话，include windows.h文件的时候，却会报类似“找不到该文件“的错误。各种折腾之后，无奈就采取了第二种解决方法。根据四个窗口最大化的服务时间的总和ST，在不考虑顾客到达的间隙的情况下，批量生产顾客的信息，存入队列中，直至所有顾客的服务时间总和大于ST.2.对事件机制的理解

在这个模拟中，并不是很明显的显示各种事件的运作。围绕整个模拟，基本是以窗口的运作为核心，顾客是窗口的附属，然后窗口和顾客的结合或分离，才是对应的到达或离开事件。所以以事件机制来解释的话，窗口在等待队列中准备，顾客在顾客队列待续，然后各取出优先级最高的，窗口的时间加上顾客的服务时间，然后把窗口压入处理队列中，这就是到达事件，在处理好的时候弹出。而处理好的标志就是窗口的时间小于systemTime，说明在下一位顾客到达时，该窗口已经处理好了，可以弹出，此为离开事件，该则将该窗口压入等待队列，如果大于，则等到下一次ystemTime，再判断，以此重复，3.模拟算法的各种调整

a.刚开始的时候，算法的实现就是简单的最高优先级窗口的时间，加成最高优先级顾客的服务时间和等待时间，然后发现这与实际情况实在相差太大，故不得不抛弃。b.然后换了另外一种，.就是先判断一下，如果服务时间大于等待时间，则最高优先级的窗口不增加顾客等待时间，只加顾客的服务时间，然后其它窗口增加等待时间，这一开始在四个窗口的起始服务时间相同的情况下确实行得同，可是后来发现当四个窗口的起始时间不一样的时候，就发现出问题了。c.所以就发现需要一个变量来客观的变量，像systemTime，来告诉窗口现在进行到什么时候了，该不该加等待时间，再经过调整之后就是现在的算法了

4.模拟算法的缺陷

当连续的，顾客的处理大大于其等待时间时，也就是说，此时四个窗口都会是处于处理状态，那么下一个顾客即使到达了，仍需等待最先处理完窗口的弹出才行，那么这一期间内，顾客仍会陆续到达，此时把已经到达的等待时间应该变成0才是正确的，可是实际上这么做的时候，总之没发生什么好事，程序崩溃了。

展望和收获

简单的收获1：想得总比做得简单。本来我想要完成这道题目，只要事件类来一个，队列类来一个，然后一个main函数，这三个搅一搅就能搞定的事。可实际上，真正动手写时，就发现了很多，在空想阶段忽略的细节和问题。比如一个简单向量下标越界的问题，链表尾部为空的问题等不大，但却很恼人的错误。而整个大型实验所花费的时间大部分都在排除各种不大不小的错误上.。细节很重要、简单的收获2：发现用流程结构图可以更加直观明白，把大概的脉络展现出来。但实际上流程图真心不好画，比如本篇的这张消耗大概3~5小时，流程图总要随着代码而改变。

改进：一切为了模拟更接近实际，实际上有些地方因为一开始大致模型以及定下来了，后面改起来就比较麻烦，虽然可能只是看起来麻烦。但去改动它就会让人恨难受，故而被我主动屏蔽了。