电梯调度程序
说明:
此次是结对编程项目,其实还是第一次接触。之前都是自己一个人闷头写,想实现什么功能就写什么。但这次接触到结对编程,发现和别人讨论的重要性。两个人商量着来,分析用户需求,完善功能。而且两个人商量也不会像一个人找bug时那么的焦虑、着急。同时,也是最重要的,结对编程的方式对程序的质量也会有很大的提高。
一、题目要求:
现有一新建办公大厦,共有21层,共有四部电梯,所有电梯基本参数如下表所示:
电梯编号 |
可服务楼层 |
最大乘客数量 |
最大载重量 |
1 |
全部楼层 |
10 |
800 kg |
2 |
单层 |
10 |
800 kg |
3 |
双层 |
20 |
1600 kg |
4 |
全部楼层 |
20 |
2000 kg |
其使用规定如下:
1、楼层号为0~20,其中0号为地下一层;
2、有楼层限制的电梯不在响应楼层停靠,如单双层;
3、所有电梯采用统一按钮控制
请根据上述要求设计并实现一个电梯控制程序,如果有图形显示就更好了。
二、需求分析:
1、共有4部电梯,分单双层停靠和全部楼层都停靠。
2、用户在任意层请求,距离最近的电梯响应乘客要求。
3、随时显示各个电梯运行状态和所在层数。
4、判断电梯人数,防止超重。电梯如果超重不接受外部请求,只接受电梯内部请求。
5、随时接受用户输入,电梯可以同时运行。
三、功能实现:
1、电梯数据结构:
其中各个数据作用已在注释中说明
struct elevator
{
int maxPeople;//电梯最大载重量
int nowPeople;//电梯目前装载4人数
int ifFloor;//是否超载(已满1、未满0)
int serveFloor;//电梯服务楼层(全部3、单层1、双层0)
int outPeople[21];//外部人按电梯请求楼层(数组下标表示楼层,数值值表示是否停靠。停靠1、不停靠-1)
int inPeople[21];//电梯内部人按电梯请求楼层
int staut;//上升1、下降-1、停止0
int floor;//电梯目前楼层
};
2、初始化函数
4部电梯最初都不处于服务状态。即outPeople[21]={-1}、inPeople[21]={-1};电梯内最初人数nowPeople=0;根据每部电梯的载重量和服务楼层再分别赋值。其中每部电梯的起始楼层是不同的,考虑用户请求要及时相应尽量等较少时间方面的考虑,一号电梯最初在20、二号在9、三号在10、四号在1。
void Iint()//各个电梯初始化 { for (int i=0; i < 4; i++) { for (int j = 0; j < 21; j++) { a[i].inPeople[j] = -1; a[i].outPeople[j] = -1; } a[i].nowPeople = 0; a[i].ifFloor = 0; } a[0].maxPeople = 10; a[0].serveFloor = 3; a[0].staut = 0; a[0].floor = 20; a[1].maxPeople = 10; a[1].serveFloor = 1; a[1].staut = 0; a[1].floor = 9; a[2].maxPeople = 20; a[2].serveFloor = 0; a[2].staut = 0; a[2].floor = 10; a[3].maxPeople = 20; a[3].serveFloor = 3; a[3].staut = 0; a[3].floor = 1; }
3、判断超载
关于电梯的超载部分我是用人数控制的,感觉上电梯的人还要自己录入体重这一点很不人性化,所以采用人数控制的方式。具体的实现是用电梯结构体elevator中的nowpeople(电梯内现在的人数)和maxPeople(电梯最大装载人数)来控制。nowPeople>maxPeople时说明电梯超重,使ifFloor=1,让电梯处于不接受外部响应状态。
void ifFull(int i)//判断电梯是否超载 { if (a[i].maxPeople < a[i].nowPeople) { HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << "电梯已满!" << endl; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; a[i].ifFloor = 1; return; } else { a[i].ifFloor = 0; return; } }
4、查询电梯状态
函数为int类型,如果此电梯响应用户返回1,否则返回0。因为是电梯外部人员按电梯,电梯是否相应最开始就要判断电梯是否超重。由于每部电梯的服务楼层不同(全部、单、双),要在电梯是否响应前判断此电梯是否到达用户所在楼层。方法是用户所在楼层对2取余,判断单双层。这两个基本的问题判断完成后还要查询电梯状态,分为以下三种情况:
(1)电梯处于静止状态,无论用户上楼下楼都响应;
(2)电梯处于上升状态,要同时满足用户要上楼,且用户所在楼层比电梯所在楼层高这两个条件;
(3)电梯处于下降状态,要同时满足用户要下楼,且用户所在楼层比电梯所在楼层低这两个条件。
满足以上状态的电梯可以相应用户要求。
int ifSever(int floor, int direction, int elevator)//判断电梯是否相应此用户 { if (a[elevator].ifFloor == 0)//不超载 { if (a[elevator].serveFloor == 3 || floor % 2 == a[elevator].serveFloor)//全部和双层 { if (a[elevator].staut == 0)//停止状态 return 1; if (a[elevator].staut == 1 && a[elevator].staut == direction)//上升且用户也上升 { if (a[elevator].floor <= floor) return 1; else return 0; } if (a[elevator].staut == -1 && a[elevator].staut == direction)//下降且用户也下降 { if (a[elevator].floor >= floor) return 1; else return 0; } return 0; } else return 0; } else return 0; }
5、判断最短距离
函数为int类型,电梯有空闲能为电梯服务返回1,否则返回0。使用循环,调用函数int ifSever(int floor, int direction, int elevator),判断电梯是否能为用户服务,如果可以求出最短距离,并存入数组min[4]中,最后找出数组的最小值,确定响应用户服务的电梯。并把此电梯的outPeople[用户请求楼层]赋值为1,同时如果为静止状态,根据用户请求更改状态。
int search(int floor,int direction)//查询哪个电梯为用户服务 { int min[4] = { 100, 100, 100, 100 }; int flag; int x; for (int i = 0; i < 4; i++) { flag = ifSever(floor, direction, i); if (flag==1)//计算电梯运行距离 { x = a[i].floor - floor; min[i] = number(x); } else continue; } int temp, num; temp = min[0]; num = 0;//标记电梯号 for (int i = 1; i < 4; i++)//计算最近楼层 { if (min[i] < temp) { temp = min[i]; num = i; } } if (temp != 100) { a[num].outPeople[floor] = 1; if (a[num].staut==0) { if (a[num].floor > floor) a[num].staut = -1; if (a[num].floor < floor) a[num].staut = 1; if (a[num].floor == floor) a[num].staut = direction; } return 1; } return 0; }
6、用户输入
用户需输入所在楼层和方向,根据用户输入调用查询函数。
void Inset()//用户输入 { HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义显示器句柄变量 int peopleFloor, peopleDirection, flag; gotoxy(hOut, 0, 2); cout << "输入请求的楼层数和方向(1为向上,-1为向下)"; cin >> peopleFloor; cin >> peopleDirection; gotoxy(hOut, 0, 2); cout << " "; flag = search(peopleFloor, peopleDirection); if (flag == 1)//如果查询到服务的电梯 return; else { while (flag == 0) { change(); flag = search(peopleFloor, peopleDirection); } } }
7、乘客进入电梯
最初要更改outPeople[floor]=-1,使用户输入目的楼层,判断此电梯是否到达目的楼层,不到达则不响应用户要求,否则更改inPeople[用户到达楼层]=1。此时也要调用电梯超载函数,实时更新电梯状态。
void getIn(int i)//进入电梯 { a[i].outPeople[a[i].floor] = -1; int flag1, flag2; flag1 = 1; flag2 = 1; for (int j = 0; j < 21; j++)//电梯是否需要继续运行 { if (flag1 == 1 && a[i].inPeople[j] == -1) continue; else { flag1 = 0; break; } } for (int j = 0; j < 21; j++) { if (flag2 == 1 && a[i].outPeople[j] == -1) continue; else { flag2 = 0; break; } } if (flag1 == 1 && flag2 == 1) a[i].staut = 0; HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义显示器句柄变量 int f; gotoxy(hOut, 0, 3); cout << "输入目的层数"; cin >> f; gotoxy(hOut, 0, 3); cout << " "; if (f % 2 == a[i].serveFloor || a[i].serveFloor == 3)//此电梯是否到目的层 { a[i].nowPeople++; ifFull(i); if (a[i].staut == 0)//电梯如果是暂停状态,更改目的状态 { if (a[i].floor > f) a[i].staut = -1; if (a[i].floor < f) a[i].staut = 1; } a[i].inPeople[f] = 1;//标记目的层数 } else { HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << "此电梯不到目的层"; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; } }
8、乘客出电梯
调用超载函数,更新电梯状态。更改inPeople[floor] = -1。
void getOut(int i)//出电梯 { a[i].nowPeople--; ifFull(i); a[i].inPeople[a[i].floor] = -1; }
9、电梯状态更新
此部分也分为三种情况:
(1)电梯为静止状态,不需改变;
(2)电梯为上升状态,电梯所在楼层+1,实时判断所在楼层是否需要停靠,如果需要停靠还要判断电梯是否还需继续运行;
(3)电梯为下降状态,电梯所在楼层-1,实时判断所在楼层是否需要停靠,如果需要停靠还要判断电梯是否还需继续运行。
void change()//更新电梯状态 { int flag1, flag2, i; HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义显示器句柄变量 for (i = 0; i < 4; i++) { flag1 = 1; flag2 = 1; if (a[i].staut == 1)//上升状态的电梯 { if (a[i].inPeople[a[i].floor] == 1) { gotoxy(hOut, 0, 4); cout << a[i].floor << "到了! 乘客出电梯"; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; getOut(i); } if (a[i].outPeople[a[i].floor] == 1) { gotoxy(hOut, 0, 4); cout << a[i].floor << "到了! 乘客进入电梯"; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; getIn(i); } for (int j = 0; j < 21; j++)//判断电梯是否需要继续运行 { if (flag1 == 1 && a[i].inPeople[j] == -1) continue; else { flag1 = 0; break; } } for (int j = 0; j < 21; j++) { if (flag2 == 1 && a[i].outPeople[j] == -1) continue; else { flag2 = 0; break; } } if (flag1 == 1 && flag2 == 1) a[i].staut = 0; else a[i].floor++;//电梯继续上行 } if (a[i].staut == -1)//下降状态的电梯 { if (a[i].inPeople[a[i].floor] == 1) { gotoxy(hOut, 0, 4); cout << a[i].floor << "到了! 乘客出电梯"; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; getOut(i); } if (a[i].outPeople[a[i].floor] == 1) { gotoxy(hOut, 0, 4); cout << a[i].floor << "到了! 乘客进入电梯"; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; getIn(i); } for (int j = 0; j < 21; j++)//电梯是否需要继续运行 { if (flag1 == 1 && a[i].inPeople[j] == -1) continue; else { flag1 = 0; break; } } for (int j = 0; j < 21; j++) { if (flag2 == 1 && a[i].outPeople[j] == -1) continue; else { flag2 = 0; break; } } if (flag1 == 1 && flag2 == 1) a[i].staut = 0; else a[i].floor--;//电梯继续下降 } } display(); }
10、显示功能
这一部分我们两个人也是讨论了很久,由于一直在输入和输出会使界面显得特别乱。最终决定用光标定位的方式,每次都在同样的地方输入,覆盖原来的部分。具体实现如下:
void gotoxy(HANDLE hOut, int x, int y)//光标移到指定位置 { COORD pos; pos.X = x; //横坐标 pos.Y = y; //纵坐标 SetConsoleCursorPosition(hOut, pos); }
在显示函数中,主要就是实时更新显示电梯状态。静止用"__"表示;上升用 "↑"表示;下降用"↓"表示。
void display()//结果显示 { HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义显示器句柄变量 for (int i = 0, j = 0; i < 4; i++,j=j+6) { gotoxy(hOut, j, 0); if (a[i].staut == 1) { if (a[i].floor>=10) cout << "↑" << a[i].floor; else cout << "↑0" << a[i].floor; } if (a[i].staut == 0) { if (a[i].floor >= 10) cout << "__" << a[i].floor; else cout << "__0" << a[i].floor; } if (a[i].staut == -1) { if (a[i].floor >= 10) cout << "↓" << a[i].floor; else cout << "↓0" << a[i].floor; } } }
11、主函数
主函数是一个while的永真循环,不断接受用户输入,实时更新电梯状态。
void main() { Iint(); display(); char c; while (1) { HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE); gotoxy(hOut, 0, 1); cout << "是否输入"; cin >> c; if (c == 'y') Inset(); change(); } system("pause"); }
四、调试分析
1、开始执行状态:
2、 用户输入:8 -1(8楼有下楼请求)
3、3号电梯相应
4、此时有又用户请求:6 -1(6楼有用户下楼)
5、3号电梯距离最近,依旧3号电梯相应
6、乘客输入1,3号电梯为双层服务,不到1楼
7、另一用户到4层,目的楼层到达
8、用户已到达电梯停止运行
9、以下是多个电梯的同时运行的情况,过程同上,就不做具体说明了
五、总结
1、对程序的总结:
刚开始时不知从何下手,最棘手的问题就是电梯需要运行又要随时接受用户输入。这个问题我和队友讨论了很久,最终决定用一个永真循环,每次电梯状态更新都让用户输入是否有请求。关于查询服务电梯,我们采用就近原则,只要电梯不是超载,距离最近的电梯相应用户请求。当然这个程序还存在一定的不足,根据这个算法的实现,就是用户如果想上楼就只查询向上运行和静止状态的电梯。例如:用户在11层有下楼请求,有一个电梯在11层向上运行,而运行到12层是最后一个用户。对于这种情况这个电梯是对于11层用户最近的请求,但是这种情况没有考虑在列。我会和队友继续讨论,寻找解决办法。
2、对队友的评价:
此次是结对编程项目,其实还是第一次接触。之前都是自己一个人闷头写,想实现什么功能就写什么。但这次接触到结对编程,发现和别人讨论的重要性。两个人商量着来,分析用户需求,完善功能。而且两个人商量也不会像一个人找bug时那么的焦虑、着急。同时,也是最重要的,结对编程的方式对程序的质量也会有很大的提高。我觉得我的队友工作认真,踏实肯干。和他一起讨论问题也觉得效率很高,问题解决的也很容易顺利。关于电梯的结构体都是商量讨论统一后开始编程的。并且商讨了最终使用的调度算法。他主要负责编写用户输入和显示部分。他挺注重代码效率和规范,命名都清楚明了,而且有简单的注视。对于显示界面也挺美观,显示过的提示用光标定位的办法清除,使界面看起来简单明了。这次也是我意识到讨论的重要性。因为我们平时都在图书馆研修室一起上自习,彼此之间也很熟悉,讨论起来也很方便。这是一次不错也很有意义的经历。
附录:
队友:牛睿杰 博客链接:http://www.cnblogs.com/niuniu11/p/5370409.html
源程序:
#include<iostream> #include<Windows.h> #include <conio.h> using namespace std; struct elevator { int maxPeople; int nowPeople; int ifFloor;//已满1、未满0 int serveFloor;//全部3、单层1、双层0 int outPeople[21]; int inPeople[21]; int staut;//上升1、下降-1、停止0 int floor; }; struct elevator a[4]; int number(int x)//取绝对值 { if (x < 0) return -x; else return x; } void Iint()//各个电梯初始化 { for (int i=0; i < 4; i++) { for (int j = 0; j < 21; j++) { a[i].inPeople[j] = -1; a[i].outPeople[j] = -1; } a[i].nowPeople = 0; a[i].ifFloor = 0; } a[0].maxPeople = 10; a[0].serveFloor = 3; a[0].staut = 0; a[0].floor = 20; a[1].maxPeople = 10; a[1].serveFloor = 1; a[1].staut = 0; a[1].floor = 9; a[2].maxPeople = 20; a[2].serveFloor = 0; a[2].staut = 0; a[2].floor = 10; a[3].maxPeople = 20; a[3].serveFloor = 3; a[3].staut = 0; a[3].floor = 1; } void gotoxy(HANDLE hOut, int x, int y)//光标移到指定位置 { COORD pos; pos.X = x; //横坐标 pos.Y = y; //纵坐标 SetConsoleCursorPosition(hOut, pos); } void ifFull(int i)//判断电梯是否超载 { if (a[i].maxPeople < a[i].nowPeople) { HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << "电梯已满!" << endl; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; a[i].ifFloor = 1; return; } else { a[i].ifFloor = 0; return; } } void getIn(int i)//进入电梯 { a[i].outPeople[a[i].floor] = -1; int flag1, flag2; flag1 = 1; flag2 = 1; for (int j = 0; j < 21; j++)//电梯是否需要继续运行 { if (flag1 == 1 && a[i].inPeople[j] == -1) continue; else { flag1 = 0; break; } } for (int j = 0; j < 21; j++) { if (flag2 == 1 && a[i].outPeople[j] == -1) continue; else { flag2 = 0; break; } } if (flag1 == 1 && flag2 == 1) a[i].staut = 0; HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义显示器句柄变量 int f; gotoxy(hOut, 0, 3); cout << "输入目的层数"; cin >> f; gotoxy(hOut, 0, 3); cout << " "; if (f % 2 == a[i].serveFloor || a[i].serveFloor == 3)//此电梯是否到目的层 { a[i].nowPeople++; ifFull(i); if (a[i].staut == 0)//电梯如果是暂停状态,更改目的状态 { if (a[i].floor > f) a[i].staut = -1; if (a[i].floor < f) a[i].staut = 1; } a[i].inPeople[f] = 1;//标记目的层数 } else { HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << "此电梯不到目的层"; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; } } void getOut(int i)//出电梯 { a[i].nowPeople--; ifFull(i); a[i].inPeople[a[i].floor] = -1; } void display()//结果显示 { HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义显示器句柄变量 for (int i = 0, j = 0; i < 4; i++,j=j+6) { gotoxy(hOut, j, 0); if (a[i].staut == 1) { if (a[i].floor>=10) cout << "↑" << a[i].floor; else cout << "↑0" << a[i].floor; } if (a[i].staut == 0) { if (a[i].floor >= 10) cout << "__" << a[i].floor; else cout << "__0" << a[i].floor; } if (a[i].staut == -1) { if (a[i].floor >= 10) cout << "↓" << a[i].floor; else cout << "↓0" << a[i].floor; } } } void change()//更新电梯状态 { int flag1, flag2, i; HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义显示器句柄变量 for (i = 0; i < 4; i++) { flag1 = 1; flag2 = 1; if (a[i].staut == 1)//上升状态的电梯 { if (a[i].inPeople[a[i].floor] == 1) { gotoxy(hOut, 0, 4); cout << a[i].floor << "到了! 乘客出电梯"; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; getOut(i); } if (a[i].outPeople[a[i].floor] == 1) { gotoxy(hOut, 0, 4); cout << a[i].floor << "到了! 乘客进入电梯"; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; getIn(i); } for (int j = 0; j < 21; j++)//判断电梯是否需要继续运行 { if (flag1 == 1 && a[i].inPeople[j] == -1) continue; else { flag1 = 0; break; } } for (int j = 0; j < 21; j++) { if (flag2 == 1 && a[i].outPeople[j] == -1) continue; else { flag2 = 0; break; } } if (flag1 == 1 && flag2 == 1) a[i].staut = 0; else a[i].floor++;//电梯继续上行 } if (a[i].staut == -1)//下降状态的电梯 { if (a[i].inPeople[a[i].floor] == 1) { gotoxy(hOut, 0, 4); cout << a[i].floor << "到了! 乘客出电梯"; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; getOut(i); } if (a[i].outPeople[a[i].floor] == 1) { gotoxy(hOut, 0, 4); cout << a[i].floor << "到了! 乘客进入电梯"; Sleep(1000); gotoxy(hOut, 0, 4); cout << " "; getIn(i); } for (int j = 0; j < 21; j++)//电梯是否需要继续运行 { if (flag1 == 1 && a[i].inPeople[j] == -1) continue; else { flag1 = 0; break; } } for (int j = 0; j < 21; j++) { if (flag2 == 1 && a[i].outPeople[j] == -1) continue; else { flag2 = 0; break; } } if (flag1 == 1 && flag2 == 1) a[i].staut = 0; else a[i].floor--;//电梯继续下降 } } display(); } int ifSever(int floor, int direction, int elevator)//判断电梯是否相应此用户 { if (a[elevator].ifFloor == 0)//不超载 { if (a[elevator].serveFloor == 3 || floor % 2 == a[elevator].serveFloor)//全部和双层 { if (a[elevator].staut == 0)//停止状态 return 1; if (a[elevator].staut == 1 && a[elevator].staut == direction)//上升且用户也上升 { if (a[elevator].floor <= floor) return 1; else return 0; } if (a[elevator].staut == -1 && a[elevator].staut == direction)//下降且用户也下降 { if (a[elevator].floor >= floor) return 1; else return 0; } return 0; } else return 0; } else return 0; } int search(int floor,int direction)//查询哪个电梯为用户服务 { int min[4] = { 100, 100, 100, 100 }; int flag; int x; for (int i = 0; i < 4; i++) { flag = ifSever(floor, direction, i); if (flag==1)//计算电梯运行距离 { x = a[i].floor - floor; min[i] = number(x); } else continue; } int temp, num; temp = min[0]; num = 0;//标记电梯号 for (int i = 1; i < 4; i++)//计算最近楼层 { if (min[i] < temp) { temp = min[i]; num = i; } } if (temp != 100) { a[num].outPeople[floor] = 1; if (a[num].staut==0) { if (a[num].floor > floor) a[num].staut = -1; if (a[num].floor < floor) a[num].staut = 1; if (a[num].floor == floor) a[num].staut = direction; } return 1; } return 0; } void Inset()//用户输入 { HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义显示器句柄变量 int peopleFloor, peopleDirection, flag; gotoxy(hOut, 0, 2); cout << "输入请求的楼层数和方向(1为向上,-1为向下)"; cin >> peopleFloor; cin >> peopleDirection; gotoxy(hOut, 0, 2); cout << " "; flag = search(peopleFloor, peopleDirection); if (flag == 1)//如果查询到服务的电梯 return; else { while (flag == 0) { change(); flag = search(peopleFloor, peopleDirection); } } } void main() { Iint(); display(); char c; while (1) { HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE); gotoxy(hOut, 0, 1); cout << "是否输入"; cin >> c; if (c == 'y') Inset(); change(); } system("pause"); }