数据结构课程设计-插队排序买票问题

### 数据结构课程设计——插队排序买票问题 #### 问题背景与描述 在冬季假期接近春节时，通常会迎来交通高峰期。此时若要在车站购买火车票，往往会遇到排长队的情况。在这种情况下，如果有乘客看到队伍中有认识的朋友，他们可能会直接走到朋友后面插队，这被称为“插队”或“跳队”。虽然这种行为对于其他排队的人不公平，但在实际生活中却经常发生。 本设计旨在模拟这样一个场景：当队伍中有多人请求帮助时，如何合理地安排这些人按照一定的顺序排队。设计要求考虑如何通过编程实现这一过程，并解决相关的数据结构和算法问题。 #### 输入与输出规范 - **输入规范**：输入数据来自文件`input.txt`，每个测试案例以一行数字`n`开始，表示朋友组的数量。接下来的`n`行分别描述每个朋友组，包括该组朋友的人数和名字。之后是一系列操作命令，包括`ENQUEUE X`、`DEQUEUE` 和 `STOP`。其中，`ENQUEUE X` 表示某人（如X）加入队伍；`DEQUEUE` 表示队伍前端的人完成购票并离开；`STOP` 表示当前测试案例结束。 - **输出规范**：将测试结果输出到文件`output.txt`中，并显示在屏幕上。每个测试案例的第一行输出为“Scenario #k”，其中`k`表示测试案例的编号（从1开始）。对于每个`DEQUEUE`命令，输出刚出队的人名。 #### 数据结构与算法设计 为了有效地处理这个问题，我们需要设计合适的数据结构来存储朋友组的信息，并且能够高效地进行查找、插入和删除操作。 1. **队列**：用于模拟排队的过程，其中每个元素代表一个等待购票的人。队列遵循先进先出的原则，即最先入队的人最先得到服务。 2. **二叉排序树**：用于快速查找朋友组中的成员。每个节点存储一个朋友的名字及其相关信息。这样，当有人想要插队时，可以通过查找树快速定位到其朋友的位置，并插入到相应位置。 3. **哈希表**：用于存储所有人的名字，以便快速查找每个人所在的队列位置。这样可以在O(1)时间内找到特定人物的位置，从而提高效率。 #### 实现细节 1. **初始化**：首先读取文件`input.txt`中的测试案例数量，然后针对每个测试案例读取朋友组的数量及成员信息。 2. **处理命令**： - 对于`ENQUEUE X`命令，需要检查X是否存在于任何朋友组中。如果存在，则根据朋友组信息将其插入到相应的位置；如果不存在，则将其插入到队列末尾。 - 对于`DEQUEUE`命令，将队列前端的人移除，并记录此人信息以备输出。 - 对于`STOP`命令，表示当前测试案例结束，应输出相应的结果，并准备处理下一个测试案例。 3. **输出结果**：按照规定的格式输出每个测试案例的结果到文件`output.txt`中，并同时显示在屏幕上。 #### 示例分析 **输入样例**： ``` 2 3 Ann Bob Joe 3 Zoe Jim Fat ENQUEUE Ann ENQUEUE Zoe ENQUEUE Bob ENQUEUE Jim ENQUEUE Joe ENQUEUE Fat DEQUEUE DEQUEUE DEQUEUE DEQUEUE DEQUEUE DEQUEUE STOP 2 5 Anny Jack Jean Bill Jane 6 Eva Mike Ron Sony Geo Zoro ENQUEUE Anny ENQUEUE Eva ENQUEUE Jack ENQUEUE Jean ENQUEUE Bill ENQUEUE Jane DEQUEUE DEQUEUE ENQUEUE Mike ENQUEUE Ron DEQUEUE DEQUEUE DEQUEUE DEQUEUE STOP 0 ``` **输出样例**： ``` Scenario#1 Ann Bob Joe Zoe Jim Fat Scenario#2 Anny Jack Jean Bill Jane Eva ``` #### 结论 本设计通过结合队列、二叉排序树和哈希表等数据结构，实现了对“插队买票”问题的有效模拟。通过这种方式不仅能够清晰地展示插队的逻辑，还能保证程序执行的效率。此外，通过对输入输出样例的分析，我们可以验证所设计的算法和数据结构是否正确无误。