电梯模拟程序C/C++算法实现

众所周知，面向对象的程序设计更适合对现实生活中的描述，更加体现了软件的工业化的精神，所以现在大部分的软件开发工作都围绕OOP的思想来进行的。但是在对现实生活中的实际问题，如何对所研究的系统进行面向对象的分析与设计呢？本篇文章以一个实际的例子，向大家介绍一下如何对实际问题进行分析和设计。 　　一．问题描述： 　　该实例是一个电梯载客问题，问题的描述如下： 　　某贸易中心共10层，设有载客电梯1部。为了处理问题的方便，有以下的限定条件： 　　（1） 电梯的运行规则是：可到达每层。 　　（2） 每部电梯的最大乘员量均为K人（K值可以根据仿真情况在10~20人之间确定）。 　　（3） 仿真开始时，电梯随机地处于其符合运行规则的任意一层，为空梯。 　　（4） 仿真开始后，有N人(>20人)在该国际贸易中心的1层，开始乘梯活动。 　　（5） 每个人初次所要到达的楼层是随机的，开始在底层等待电梯到来。 　　（6） 每个人乘坐电梯到达指定楼层后，再随机地去往另一楼层，依此类推，当每人乘坐过L次（L值可以根据仿真情况在3~10次之间确定）电梯后，第L+1次为下至底层并结束乘梯行为。到所有人结束乘梯行为时，本次仿真结束。 　　（7） 电梯运行速度为S秒/层（S值可以根据仿真情况在1~5之间确定），每人上下时间为T秒（T值可以根据仿真情况在2~10之间确定）。 　　（8） 电梯运行的方向由先发出请求者决定，不允许后发出请求者改变电梯的当前运行方向，除非是未被请求的空梯。 　　最后开发的软件要求： 　　(1) 设计一个易于理解的界面，动态显示各梯的载客与运行情况(上、下或停止)，动态显示各楼层的人员停留情况与要求乘梯情况；动态显示从仿真开始到目前的时间。 　　(2) 可变动的参数（K、N、M、L、S、T）应在程序开始时从对话框输入 　　二．系统分析与设计： 　　采用OOP分析的关键就是要对问题的对象空间的分类（类的分析与设计，这一点跟面向过程的流程图设计不太一样），也就是在整个系统中包括那几个类，每个类包含那些属性特征和行为特征。对于上面的电梯问题，很明显有两个类：即电梯类和乘客类（从所设计到的对象描述可以观察到，但是有的问题即使这一步也要仔细分析）。电梯类应该反映所有关于电梯状态和行为的信息，而乘客类也应该反映这些信息。综合上面问题的表述，现在将分析结果整理如下： 乘客类： Cpassenger { bool bInLift; //是否在电梯里 bool bSignal; //发出请求标志 bool bStart; //仿真启动标志（false标志仿真结束） Cstring flag; //标识每个人得序号以及需求层数 Int iAtFloor; //所在楼层 Int iToFloor; //要去得楼层 Int iLifts; //已经乘坐电梯得次数了 Int number; //乘客得序号 } 　　电梯类: Celevator { bool bStart; //仿真开始标志 int iAtFloor; //当前所处得层数得起点 int iToFloor; //即将去得层数 int iPassengers; //电梯里得人数 bool bStop; //电梯停止标志 bool bIsEmptyOperation; //电梯是否空载运行 CArray<CPassenger,CPassenger&> m_passengers; //存放载处于电梯里面得乘客 } 　　这里说明一下，CArray<CPassenger,CPassenger&>是MFC里面的一个模板集合类，第一个参数表示该集合所存储的类别，第二个参数表示对该集合里面的元素所采取的访问方式,这里采用的是引用的访问方式，这种方式通过传递32位指针来进行访问，它同时兼有地址访问(效率高)和值传递的双重优势，现在一般对大的对象的存取一般提倡使用这种方式。 　　另外，这里也引用了view类，定义如下： class CLiftsimulationView : public CFormView { UINT m_nTimer; int k; int n; int l; int s; int t; int floor; CPassenger m_passenger[100]; //最大为100个乘客 CElevator m_elevator; //一个电梯 int iSrcFloor,iDesFloor; //分别代表载客时得起始楼层和终结楼层,用在ontimer中 int iEmptySrcFloor,iEmptyDesFloor; //分别代表空载时得起始楼层和终结楼层,用在ontimer中 int itimes[41]; DWORD ElapseTime; void DeleteColor(int src); void DrawColor(int src,int increment); }; 　　这里大致把各个对象的成员设定出来了，为了方便存储，将所有的变量定义为public的类型，这样可以提高存储的效率，当然了，它也破坏了OOP封装的思想，降低了对象与对象之间的隔离性。这里因为问题不是很复杂，所以我们采用前面的方法。至此，类设计基本结束了，当然了，很多时候不是一开始就可以把类设计得很好，往往都是要先设计一部分，然后在后面得问题得处理中，还要对原来设计的类结构进行添加和删除工作的。这里要特别注意的是类设计的最终目的是降低系统的耦合，达到程序逻辑与数据之间的分离，更有利于代码的编制和维护. 三．代码编制： 　　前面已经完成了类设计，那么剩下来的就是应该是系统逻辑部分的实现了，对于系统整体来说，应该有一个事件侦测体系，用来对系统每个乘客和电梯的状态的侦测，以便发送或者修改必要的信息，该侦测体系的周期定为1秒钟(可以用定时器实现)，然后用串行的方式来模拟并行的。如果把思路总结一下，应该是跟动画片的原理是一样的：将多个固定和静止的画面定时、按顺序地放映出来，就变成了活动的画面。所以，可以在程序中定义一个主循环，在该循环外进行必要的初始化，进入后每秒钟执行一次，以遍历方式一一激励当前已经产生的对象，由它们根据自己的当前状态和相关的状态变化规则，决定是否需要改变、改变成什么样的状态，以及按照上述行为特征的设计展示必要的对象状态。 　　根据上面叙述的思想，下面列举主要列出"事件侦测体系"的代码： 　　（应该在另外一个函数来触发次函数，即调用SetTimer(1,1000,NULL)即可） void CLiftsimulationView::OnTimer(UINT nIDEvent) //主要在这里处理所有得逻辑 { int i=1; 　int j=1; 　int a; 　int flag1=0; 　CString str1,str2; 　CString showtime,sen,m,h; 　DWORD dwTime; 　if (nIDEvent==1) //整个系统来驱动,这个是最小得时间单位 　{if (this->m_elevator.bStart =true) //电梯在仿真 　　{ //对所有乘客循环查询,类似于消息循环，这是电梯核心程序得入口 　　　for(i=1;i<=this->n;i++) 　　　{if (this->m_passenger[i].bInLift ==false && this->m_passenger[i].bStart ==true && 　this->m_elevator.bStop==true && this->m_elevator.bIsEmptyOperation==true) 　　　　{ //轮询各个乘客得请求 　　　　　//只有当电梯停止而且乘客在楼层上得时候，才能进行发信号 　　　　　if (this->m_passenger[i].bSignal ==true) 　　　　　{//初始化乘客 srand(::GetTickCount()); 　　　　　　a =rand()%10+1; //产生一个1到10得随机数 　　　　　　this->m_passenger[i].iToFloor =a; //该乘客要去得层数 　　　　　　if (a==this->m_passenger[i].iAtFloor) //楼层一样得话就放弃此次信号 　　　　　　　if (a ==10) 　　　　　　　　this->m_passenger[i].iAtFloor=a-1; 　　　　　　　else 　　　　　　　　this->m_passenger[i].iAtFloor=a+1; 　　　　　　　　str1.Format("%d",this->m_passenger[i].iToFloor); 　　　　　　　　str2.Format("%d",this->m_passenger[i].number ); 　　　　　　　　this->m_passenger[i].flag =str2+"--"+str1; this->m_passenger[i].bSignal =false; 　　　　　　　　//关闭她得信号标志,给别得乘客一个机会 　　　　　　　　this->m_passenger[i].bInLift=true; //进入电梯了（虚拟） 　　　　　　　　//初始化电梯，为空载运行作准备 　　　　　　　　this->m_elevator.iToFloor =this->m_passenger[i].iAtFloor; 　　　　　　　　this->m_elevator.iPassengers =1; 　　　　　　　　this->m_elevator.m_passengers.Add(this->m_passenger[i]); 　　　　　　　　this->m_elevator.bStop =false; //表明电梯再运行 this->iEmptySrcFloor 　=this->m_elevator.iAtFloor; 　　　　　　　　this->iEmptyDesFloor =this->m_elevator.iToFloor ; 　　　　　　 　　　　　　　　this->SetDlgItemText(IDC_STATIC18,(LPCTSTR)(str2+"--"+str1)); 　　　　　　　　//完成空载任务 　　　　　　　　this->itimes[4]++; 　　　　　　　　if (this->itimes[4]==1) 　　　　　　　　　　SetTimer(4,2000,0); //电梯空载去接乘客 　　　　　　　　　　break; //每次接一个 　　　　　　　 } 　　　　　　 } 　　　　　 } 　　　　　//判断是否结束仿真 　　　　　for(i=1;i<=this->n;i++) 　　　　　{ if (this->m_passenger[i].bStart ==true) 　　　　　　　flag1=1; } 　　　　　if (flag1==0) //结束仿真 　　　　　{ KillTimer(1); 　　　　　　this->m_elevator.bStart =false; 　　　　　　return; 　　　　　} 　　　　　//防止没有乘客发信号，系统进入死循环 　　　　　for(i=1;i<=this->n;i++) 　　　　　{ if (this->m_passenger[i].bInLift ==false && this->m_elevator.bStop ==true && this->m_elevator.bStart ==true) 　　　　　　{ this->m_passenger[i].bSignal =true; //应该是随机 　　　　　　　　break; 　　　　　　} 　　　　　 } 　　　　 } 　　　　else { 　　　　　　KillTimer(1); //如果电梯运行标志为false，则停止仿真 　　　　} 　　　　dwTime=::GetTickCount() -this->ElapseTime ; 　　　　dwTime=dwTime/1000; 　　　　sen.Format("%d",dwTime%60); 　　　　h.Format("%d",dwTime/3600); 　　　　m.Format("%d",(dwTime/60)%60); 　　　　showtime=h+" : "+m+" : "+sen; 　　　　this->SetDlgItemText(IDC_STATIC16,showtime); 　　　} 　　　else if (nIDEvent==4) //电梯空载运行（去接乘客） 　　　{ if (this->i