数据结构课程设计银行业务模拟系统

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1、山东理工大学计算机学院课 程 设 计（数据结构）班 级计升1001班姓 名学 号1022051029 指导教师二一一年一月二十日课程设计任务书及成绩评定课题名称 银行业务模拟系统、题目的目的和要求： 1、设计目的巩固和加深对数据结构的理解，通过上机实验、调试程序，加深对课本知识的理解，最终使学生能够熟练应用数据结构的知识写程序。（1）通过本课程的学习，能熟练掌握几种基本数据结构的基本操作。（2）能针对给定题目，选择相应的数据结构，分析并设计算法，进而给出问题的正确求解过程并编写代码实现。2、设计题目要求： 1.客户业务分为两种：第一种是申请从银行得到一笔资金，即取款或借款；第二种是向银行投入一

2、笔资金，即存款或还款。2.银行有两个服务窗口，相应地有两个队列。客户到达银行后先排第一个队。处理每个客户业务时，如果属于第一种，且申请额超出银行现存资金总额而得不到满足时，则立即排入第二个队等候，直至满足时才离开银行， 否则业务处理完后立即离开银行。3.每接待完一个第二种业务的客户，则顺序检查和处理第二个队列中的客户,对能满足的申请者予以满足，不能满足者重新排到第二个队列的队尾。4.假设检查不需要时间,在此检查过程中,一旦银行资金总额少于或等于刚才第一个队列中最后一个客户(第二种业务)被接待之前的数额，或者本次已将第二个队列检查或处理了一遍，就停止检查（因为此时已不可能还有满足者）,转而继续接

3、待第一个队列的客户。 5.任何时刻都只开一个窗口,营业时间结束时所有客户立即离开银行。通过模拟方法求出客户在银行内逗留的平均时间。、设计进度及完成情况日 期内 容1.10-1.11选取参考书，查阅有关文献资料，完成资料搜集和系统分析工作。1.121.14创建相关数据结构,录入源程序。1.171.19调试程序并记录调试中的问题，初步完成课程设计报告。1.201.21上交课程设计报告打印版并进行课程设计答辩，要求每个同学针对自己的设计回答指导教师3-4个问题。考核结束后将课程设计报告和源程序的电子版交班长统一刻光盘上交。、主要参考文献及资料1 严蔚敏 数据结构（C语言版）清华大学出版社 19992

4、 严蔚敏 数据结构题集（C语言版）清华大学出版社 19993 谭浩强 C语言程序设计 清华大学出版社4 与所用编程环境相配套的C语言或C+相关的资料、成绩评定：设计成绩： （教师填写）指导老师： （签字）二一一 年 一 月 二 十一 日目 录第一章 概述1第二章 系统分析2第三章 概要设计第四章 详细设计第五章 运行与测试第六章 总结与心得参考文献第一章 概述课程设计是实践性教学中的一个重要环节，它以某一课程为基础，可以涉及和课程相关的各个方面，是一门独立于课程之外的特殊课程。课程设计是让同学们对所学的课程更全面的学习和应用，理解和掌握课程的相关知识。数据结构是一门重要的专业基础课，是计算机理

5、论和应用的核心基础课程。数据结构课程设计，要求学生在数据结构的逻辑特性和物理表示、数据结构的选择和应用、算法的设计及其实现等方面，加深对课程基本内容的理解。同时，在程序设计方法以及上机操作等基本技能和科学作风方面受到比较系统和严格的训练。在这次的课程设计中我选择的题目是银行业务模拟系统。一般某个银行在某个地区营业前，都要进行市场调查与分析。通过调查，分析开多少个窗口使效率最高，而且不会产生较大的冗余。做此项调查通常要花费大量的人力物力，因此我借助计算机系统产生的随机数（时间间隔，每个客户办理的款数以及处理时间）对银行客户的离散事件进行预测，通过银行业务模拟系统计算出客户在银行逗留的总时间并计算

6、出客户在银行的平均逗留时间。通过计算机模拟的方法减少实际调查的劳动量，资金及时间耗费，轻松的得到高效的方法。第二章 系统分析1银行业务模拟程序的主要处理对象是“事件”，事件的主要信息是事件的类型和事件的发生时刻。算法中处理的事件有两类：一类是客户到达事件；另一类是客户离开事件。前一类事件发生的时刻随客户的到来自然形成；后一类事件发生的时刻由客户办理业务所需时间和等待时间而定。由于程序驱动是按事件发生时刻的先后顺序进行的，所以事件表应是有序表，其主要操作是插入和删除事件，用一个单链表表示。2银行业务模拟程序中需要的另一数据结构是表示客户排队的队列，由于假设银行有2个窗口，因此程序中需要2个队列，

7、队列中有关客户的信息是客户到达的时间和客户办理业务所需要的时间。队列中的队头客户即为正在窗口办理事务的客户，他办完业务离开队列的时刻影响着即将发生的客户离开事件的时刻，这就是说，对每个队头客户都存在一个将要驱动的客户离开事件。因此在任何时刻即将发生的事伯只有4种可能：1）新的客户到达；2）队列1队头客户办完业务离开；3）队列1取款客户由于得不到满足而转至队列2；4）队列2队头客户办完业务离开； 3. 为了使编写的程序具有通用性，在编程序时将银行的营业时间、初始存款客户办理业务的最长时间及两个客户到达的最大时间间隔都设置成程序运行时动态输入，但是客户办理业务的时间和两个客户到达的时间间隔用随机函

8、数产生的随机数表示。这样可以对程序进行理性的分析，从而实现真正的模拟。4. 测试数据。第三章 概要设计1、 银行业务模拟程序流程图结束进入队列1排队服务并离开能否满足客户服务并离开进队2等待每接待完1个用户顺序检查队2能否满足取队头队头是否存在时间到？开始客户到达 否 否 是 是 否2、 本程序包含三个模块主程序模块：void main() 输出主界面；选择操作：进入银行业务模拟系统退出程序；While(进入银行业务模拟窗口)OpenForDay();进行初始化操作；输出格式控制； 银行业务模拟： while(有要处理的事件时) /有事件可处理 DeQueue1(); /队列1出队列,并用en

9、返回值 if(客户到达) CustomerArrived(); /处理客户到达事件 else CustomerDeparture(); /处理客户离开事件 计算出客户的平均逗留时间并输出返回主界面：选择操作：继续进行业务模拟退出程序；If(选择的是退出)退出程序；客户到达事件处理模块实现客户信息队列的抽象数据类型客户离开事件处理模块实现有序事件链表的抽象数据类型3、 函数调用关系如图所示：主函数调用客户到达事件处理模块调用客户到达事件处理模块4、 设定客户信息队列的抽象数据类型定义:ADT LinkQueue 数据对象: D=ai|aiQueueElem,i=1,2,n, n0数据关系: R1

10、=|ai-1,aiQueueElem ,i=2,3, ,n 基本操作:InitQueue(&Q)操作结果：构造一个空队列。destroyqueue(&Q)初始条件：队列已存在。操作结果：销毁队列，此队列不再存在。EnQueue(&Q,en )初始条件：队列已存在。操作结果：新元素en入队列。DeQueue(&Q,&en)初始条件：队列已存在。操作结果：队头元素出队列，并以en返回其值。QueueLength(Q)初始条件：队列已存在。操作结果：返回队列中元素的个数，即队列长度。 ADT LinkQueue 第四章 详细设计#include #include#include #include #

11、define MONEY 5000 /个人业务值,交易额上限 #define OK 1 #define ERROR 0 #define OVERFLOW -2 typedef int status;typedef struct int arrivetime; /到达时间 int OccurTime; /事件发生时间 int NType; /事件类型，0表示到达事件，1表示离开事件。同时用1表示存款，2表示取款。 int duration; /办理业务时间 long int money;/交易金额Event,ElemType1;typedef struct /等待队列元素 int arrivet

12、ime; /到达时间 int duration; /办理业务时间 long int money; /交易金额wait,ElemType2;typedef struct QNode1ElemType1 data;struct QNode1 *next;QNode1,*Queue1;typedef struct QNode2ElemType2 data;struct QNode2 *next;QNode2,*Queue2;typedef struct Queue1 front; Queue1 rear;LinkQueue1;typedef struct Queue2 front; Queue2 r

13、ear;LinkQueue2;/全局变量long int total_money; /银行现存资金总额int total_time; /客户逗留总时间int use_time;/每个顾客所用时间int money;/每个顾客办理的款数int closetime;/银行营业时间int INTERTIME; /下一用户到达的时间间隔int DURATION; /办理业务所需时间int number; /办理业务的次序int time1; /系统现在时间LinkQueue1 Q1;LinkQueue2 Q2;Event en; /事件wait en1; /列表2元素/初始化队列1status Ini

14、tQueue1()Q1.front=Q1.rear=(Queue1)malloc(sizeof(QNode1); if(!Q1.front)exit(OVERFLOW); Q1.front-next=NULL; return OK; /初始化队列2status InitQueue2()Q2.front=Q2.rear=(Queue2)malloc(sizeof(QNode2); if(!Q2.front)exit(OVERFLOW); Q2.front-next=NULL; return OK;/销毁队列1status destroyqueue1()while(Q1.front) Q1.rea

15、r=Q1.front-next; free(Q1.front); Q1.front=Q1.rear; return OK;/销毁队列2status destroyqueue2()while(Q2.front) Q2.rear=Q2.front-next; free(Q2.front); Q2.front=Q2.rear; return OK;/队列1入队列status EnQueue1() Queue1 p,r,r1; p=(Queue1)malloc(sizeof(QNode1); if(!p)exit(OVERFLOW); p-data.arrivetime=en.arrivetime;

16、p-data.OccurTime=en.OccurTime; p-data.NType=en.NType; p-data.duration=en.duration; p-data.money=en.money; r=Q1.front-next; while(r)if(p-data.arrivetime data.arrivetime) if(r=Q1.front-next) p-next=r; Q1.front-next=p; elser1-next=p; p-next=r; r1=r;r=r-next;if(!r) if(Q1.front-next=NULL) Q1.front-next=p

17、; Q1.rear=p; Q1.rear-next=NULL; elsep-next=NULL; Q1.rear-next=p; Q1.rear=p; return OK;/队列2入队列status EnQueue2()Queue2 p; p=(Queue2)malloc(sizeof(QNode2); if(!p)exit(OVERFLOW); p-data.arrivetime=en1.arrivetime; p-data.duration=en1.duration; p-data.money=en1.money; p-next=NULL; Q2.rear-next=p; Q2.rear=

18、p; return OK; /若队列1不空，则删除Q1的队头元素，并用en返回其值status DeQueue1() Queue1 p; if(Q1.front=Q1.rear) return ERROR; p=Q1.front-next; en.arrivetime=p-data.arrivetime; en.OccurTime=p-data.OccurTime; en.NType=p-data.NType; en.duration=p-data.duration; en.money=p-data.money; Q1.front-next=p-next; if(Q1.rear=p) Q1.r

19、ear=Q1.front; /只有一个人时 free(p); return OK;/若队列2不空，则删除Q2的队头元素，并用en1返回其值status DeQueue2() Queue2 p;if(Q2.front=Q2.rear)return ERROR; p=Q2.front-next; en1.arrivetime=p-data.arrivetime; en1.duration=p-data.duration; en1.money=p-data.money; Q2.front-next=p-next; if(Q2.rear=p) Q2.rear=Q2.front; /只有一个人时 fre

20、e(p);return OK;/营业时间结束，全部客户离开银行void free_system() destroyqueue1(); destroyqueue2(); /产生随机数status rand_ar(int *intertime,long int *money, int *duration,int *NType)*intertime=rand()%INTERTIME+1; /下个客户到达的时间间隔，不大于INTERTIME *money=rand()%MONEY+1; /每个顾客办理的款数，不大于MONEY *duration=rand()%DURATION+1; /客户办理业务所要

21、时间，不大于DURATION *NType=rand()%2; /事件类型分为0和1两种 return OK;void OpenForDay() /初始化操作printf( 请输入银行的初始存款：); scanf(%d,&total_money); printf( 请输入银行的营业时间（分钟）：); scanf(%d,&closetime); printf( 请输入最大到达时间间隔（分钟）：); scanf(%d,&INTERTIME); printf( 请输入最大的处理时间（分钟）：); scanf(%d,&DURATION); total_time=0; /客户逗留总时间（初始值） num

22、ber=0; /办理业务的次序（初始值） InitQueue1(); /初始化队列1 InitQueue2(); /初始化队列2 en.arrivetime=0; /到达时间 en.OccurTime=0; /事件发生时间 en.NType=0; /事件类型，暂时值en.money=0; /交易金额，暂时值en.duration=0; /办理业务时间，暂时值EnQueue1(); /事件进队列/查找上一离开事件的发生时间int find_leave() Queue1 p; int i=0; p=Q1.front-next;while(p!=NULL) if(p-data.NType!=0) i

23、=p-data.OccurTime; p=p-next; return i;void CustomerArrived()int intertime;int i;time1=en.OccurTime;rand_ar(&intertime,&(en.money), &(en.duration),&(en.NType);/设置一离开事件插入事件表en.NType+; /0变1，1变2i=find_leave(); /查找上一离开事件的发生时间if(i=0) /第一位顾客 en.OccurTime=en.arrivetime+en.duration; else if(i=en.arrivetime)/

24、本事件到达时上一事件还未离开 en.OccurTime=i+en.duration; /则此事件的离开时间=上一事件的离开时间+本事件处理时间 else /上一事件离开之后，本事件才到达 en.OccurTime=en.arrivetime+en.duration;/则此事件的离开时间=本事件到达时间+本事件处理时间 EnQueue1(); /设置下一用户到达事件插入队列1 en.arrivetime=en.arrivetime+intertime; /下一客户到达时间 en.OccurTime=en.arrivetime; en.NType=0; /暂时值 en.money=0; /暂时值

25、en.duration=0; /暂时值 EnQueue1();/返回队列2的长度int getlong_q2()int i=0; Queue2 p; p=Q2.front-next; while(p) i+; p=p-next; return i; /顺序检查队列2是否有满足条件者status check_q2() int i,j,z=0; i=getlong_q2(); /用i返回队列2长度 for(j=1;j=i;j+) DeQueue2(); /队列2出队，用en1返回其值 if(en1.money=total_money) /若队列2出队元素的要交易的金额closetime) prin

26、tf(-tt%dtt%dtt%dtt%dt%dn,z,use_time,number,z,(en1.arrivetime),en1.money); else time1=time1+en1.duration; /更新系统当前时间 use_time=time1-en1.arrivetime; total_time+=use_time; /更新逗留时间 total_money-=en1.money; /更新资金总额 number+; /更新实现交易的客户数 printf(%ldtt%dtt%dtt%dtt%dt-%dn,total_money,use_time,number,time1,(en1.

27、arrivetime),(en1.money); else /若队列2出队元素的要交易的金额银行现存金额，不能办理if(time1closetime) printf(-tt%dtt%dtt%dtt%dt%dn,z,use_time,number,z,(en1.arrivetime),en1.money); else EnQueue2(); /继续插入队列2的队尾，继续等待 return OK;/队列1离开事件减duration（办理业务时间） int cut_duration(int e) /e即形参办理业务的时间 Queue1 p,q,r; ElemType1 en; p=Q1.front-

28、next; r=Q1.front; if(p) if(p-data.NType!=0) q=p-next; r-next=q; /删除结点 en.arrivetime=p-data.arrivetime; /到达时间 en.OccurTime=p-data.OccurTime-e; /事件发生时间 en.NType=p-data.NType; /事件类型 en.duration=p-data.duration; /办理业务时间 en.money=p-data.money; /数额 free(p); EnQueue1(); return OK;void CustomerDeparture() i

29、nt i; i=en.NType; /业务类型，1表示存款，2表示取款 time1=en.OccurTime-en.duration; if(i=OK) /是否是办理存款 if(en.OccurTimeclosetime) /营业结束,全部客户离开银行 free_system(); else /营业时间没有结束，继续办理 use_time=en.OccurTime-en.arrivetime; total_time+=use_time; /更新逗留的总时间 total_money=total_money+en.money; /更新资金总额 number+; /更新服务的客户数 time1=en

30、.OccurTime; /更新系统当前时间 printf(%ldtt%dtt%dtt%dtt%dt%dn,total_money,use_time,number,en.OccurTime,en.arrivetime,en.money); check_q2(); /检查队列2是否有满足条件者 else /办理取款 if(en.moneytotal_money) /办理取款，当申请金额不能满足时，离开队列1进入队列2等待 cut_duration(en.duration);/从队列1中删除该结点 en1.arrivetime=en.arrivetime; en1.duration=en.durat

31、ion; en1.money=en.money; EnQueue2(); /进入队列2继续等待 else /办理取款,当能满足所申请金额时进行队列1 if(en.OccurTimeclosetime)/营业结束,全部客户离开银行 free_system(); else use_time=en.OccurTime-en.arrivetime;/顾客所用时间=事件发生时间-事件到达时间 total_time+=use_time;/更新逗留的总时间 total_money-=en.money; /更新资金总额 time1=en.OccurTime; /更新系统当前时间 number+; /更新客户总

32、数 printf(%ldtt%dtt%dtt%dtt%dt-%dn,total_money,use_time,number,en.OccurTime,en.arrivetime,en.money); void main() cout=endl; cout 欢迎使用银行业务模拟系统 n; cout-endl; cout 姓名：王宁 endl; cout 学号: 1022051029 endl; cout 班级：计升1班 endl; cout=endl; cout请选择开始或退出:endl;cout1.进入银行业务模拟系统endl;cout0.退出程序n; while(n=1) OpenForDa

33、y(); /初始化操作 cout-endl; coutTotal_moneytuse_timetnumberten.OccurTimeten.arrivetimetmoneyendl; while(Q1.front) DeQueue1(); /队列1出队列,并用en返回值 if(en.NType=0)/en.NType等于0表示客户到达，1表示客户离开 CustomerArrived(); /处理客户到达事件 else CustomerDeparture(); /处理客户离开事件，业务类型en.NType等于1表示存款，2表示取款 printf(1.营业结束后银行现存资金总额（元）: %ldn

34、,total_money) ; printf(2.营业时间内实现交易的客户数（人）: %dn,number);printf(3.客户在银行逗留的总时间（分钟）: %dn,total_time); printf(4.客户在银行的平均逗留时间（分钟）: %fn,(float)total_time/(float)number); cout-endlendl; cout以上为模拟结果!请继续选择继续或退出:endl;cout1.继续模拟endl;cout0.退出程序n;if(n=0) cout 谢谢使用本系统，再见!endl; break; 第五章 运行与测试1、在调试程序的过程中遇到什么问题，是如何

35、解决的？2、设计了那些测试数据？测试结果是什么？1.调试程序过程遇到的问题及解决的方法 首先是对指针初始化的问题，一些指针如果不先申请一个新变量就会报错，即使是直接把这个指针赋值为空也要现为其申请一个新的空间。其次就是对循环退出条件的选择，有几次发现模拟过程出现了停止现象，此时发现问题就可以对循环体进行调试，一般只要对循环体内加上一些认为的输出判断它的执行情况就可以比较方便的发现和解决问题。2.算法的时空分析：基于有序链表的时空分析：时间复杂度：由于对有序链表操作的主要时间在于插入操作的查找部分，而删除操作不需查找，只是删除第一个结点，故有：1(n)=O(n*n).(其中n为进入银行的客户总数

36、.)空间复杂度：因为每个客户只能产生两个事件:到达事件和离开事件，所以有序链表的总长度不可能超过客户总数的两倍，故有：1(n)=O(n). (其中n为进入银行的客户总数.)基于用户信息队列的时空分析：时间复杂度：因为每个客户都要且只要进入第一个队列一次，而是否进入第二个队列或是离开则是随机的作最坏情况打算，设n1为直接离开的客户数，n2为进入第二个队列的客户数，则当n1n2n/2，且每次从第一队中离开一个客户，第二个队列中的客户都要进出队列一次，则(n1*n2)|max=n*n/4 ,故有：T2(n)=O(n*n).空间复杂度：作最坏打算，假设每个客户都要分别进入第一和第第二个队列，则两个队列

37、元素的最大个数为客户数量的两倍故有：S2(n)=O(n).总的时空分析：总的时间复杂度：(n)=max(T1(n),T2(n)=O(n*n).总的空间复杂度: S(n)=S1(n)+S2(n).3.进入演示程序后，即显示文本方式的主界面窗口：4. 程序测试结果 在此程序中我通过宏定义语句#define MONEY 5000设置了个人业务值的交易上限。但系统的模拟性能完全不受这些规定的限制，用户完全可以根据实际需要作简单的修改和调整。而且以上各模拟量（时间间隔，每个客户办理的款数以及处理时间）均由随机函数给出，符合离散事件要求。可以通过改变此上限来随机产生不同范围的交易额。为了测试程序的健壮性，

38、可以输入不同的数据进行测试。我测试的第一组数据是： 银行初始存款：10000元 营业时间：480分钟（即8小时） 两个客户到达的最大时间间隔：30分钟最大处理时间：20分钟我测试的第二组数据是： 银行初始存款：1000元 营业时间：480分钟（即8小时） 两个客户到达的最大时间间隔：50分钟最大处理时间：10分钟我测试的第三组数据是： 银行初始存款：100元 营业时间：20分钟 两个客户到达的最大时间间隔：3分钟最大处理时间：10分钟5.程序退出界面第六章 总结与心得这是我第一次做课程设计，当听老师说题目时就充满了好奇心，以前只是一味的学习书本的知识，这次要理论结合实际的去做一个系统程序，有压

39、力也有动力。拿到自己的任务书时，仔细的阅读设计要求，脑海中开始寻找合适的数据结构来解决这个问题。做程序时遇到很多难题，因为程序功能的实现，说起来简单真正实现起来就有点难了。在一遍一遍的分析与调试中，逐步的解决程序中的错误。这使我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，充分体会到了在程序执行时的提示性输出的重要性。编写大一点的程序，应该先写出算法，再写程序，调试时一段一段调试；对于没有实现在操作用空操作代替，这样容易找出错误所在。最忌讳将所有代码写完后再调试，这样错误太难找。 通过这为期一周的课程设计，使我对编程产生了更浓厚的兴趣，学会了坚持，耐心和努力，也明白了怎样把所学知识

40、应用到现实当中,激励了我的学习主动性。虽然数据结构这门课已经结束了，但是我们不会停止对这门课的研究，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。不断攀登科学的最高峰。深刻体会到要成为一名好的软件员，甚至一名出色的软件工程师，我还有很远的路要走。 在此，对张立红老师的指导表示衷心的感谢！同时对参考文献:1 严蔚敏、吴伟民主编 数据结构（C语言版） 清华大学出版社 20022 殷人昆等著 数据结构（C+版） 清华大学出版社 20013 金远平著 数据结构（C+描述） 清华大学出版社 2005 4 许卓群等著 数据结构与算法 高等教育出版社 20045 Frank M.Carrano 等著 数据结构与+高级教程清华大学出版社 20046 严蔚敏、吴伟民 数据结构习题集（C语言版）清华大学出版社