C语言模拟银行排队叫号（顺序队）

2023-06-09 146

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简介： C语言模拟银行排队叫号（顺序队）

一.队列

队列是一种具有先进先出（FIFO）特性的线性数据结构，它只允许在队列的两端进行插入和删除操作。队列的一端称为队尾（rear），另一端称为队头（front）。新元素总是插入在队列的队尾，而从队列中删除元素时则总是删除队头元素。

由于队列具有FIFO特性，因此队列通常用于需要按照顺序处理数据的场景，比如任务调度、消息传递等。队列有两种基本操作：入队（enqueue）和出队（dequeue）。当一个元素被插入到队列的队尾时，我们称之为入队操作；当一个元素被从队列的队头删除时，我们称之为出队操作。除了入队和出队操作以外，队列还有其他一些常见的操作，例如获取队头元素（peek）、判空（isEmpty）等。

二.题目要求

由于现实中的银行排队问题比较复杂，难以简单实现，博主这里主要是为了练习队列的相关操作，所以这里简单模拟一下即可。它应该包含以下功能：

添加客户：可以添加新的客户到队列中等待服务。

删除客户：当银行柜员完成服务之后，需要将客户从队列中删除。

显示队列：可以展示当前在队列中等待服务的客户列表。

三.顺序队列实现的原理

3.1原理

顺序队列是一种基于数组实现的队列。其实现原理是使用一个固定大小的数组来存储队列中的元素，同时使用两个变量front和rear分别表示队头和队尾指针。

在顺序队列中，新元素入队时，先检查队列是否已满，如果已满则无法入队；否则将元素插入到rear指向的位置，并将rear指针后移一位。而出队操作则是取出front指向的元素，并将front指针后移一位。

3.2注意

需要注意的是，顺序队列的主要缺点在于当队列长度较大时，插入和删除元素会导致整个队列的元素向前移动，时间复杂度为O(n)，因此对于频繁插入和删除元素的情况不适合使用顺序队列。

四.各部分功能及实现

1.定义结构体

采用顺序存储结构的队列称为顺序队

#define MaxSize 100
//定义号码牌结构表
typedef struct {
  char name[20];
  int num;
} Elemtype;
//定义循环顺序队列结构体
typedef struct
{
  Elemtype data[MaxSize];                            //存放队中元素
  int front,rear;                                    //队头和队尾的伪指针
}SqQueue;

2.初始化队列

构造一个空队列，将front和rear指针均设置为初始状态。即-1。

//初始化队列
void InitQueue(SqQueue *&q)
{
  q=(SqQueue *)malloc(sizeof(SqQueue));       //申请一个顺序队大小的空队列空间   
  q->front=q->rear=0;                        //队头和队尾的伪指针均设置伪-1
}

3.队列其他操作

销毁队列：释放队列q占用的存储空间。

队列判空：队列为空，返回真；否则返回假。

//销毁队列
void DestroyQueue(SqQueue *&q)
{
  free(q);                               //释放q所占的空间即可
}
//判断空队列
bool QueueEmpty(SqQueue *q)
{
  return (q->front==q->rear);
}

4.进队

在队列q不满的情况下先将队尾指针rear增1，然后将元素插入该位置。

//进队列
bool enQueue(SqQueue *&q,Elemtype e)
{
  if((q->rear+1)%MaxSize==q->front)            //队满上溢出报错
    return false;
  q->rear=(q->rear+1)%MaxSize;                 //队尾增1
  q->data[q->rear]=e;                         //rear位置插入元素e
  return true;
}

5.出队

在队列不为空的条件下先将队头指针front增1，并将该位置的元素值赋给e。

//出队列
bool deQueue(SqQueue *&q,Elemtype &e)
{
  if(q->rear==q->front)                                //队空下溢出报错
    return false;
  q->front=(q->front+1)%MaxSize;                      //队头增1
  e=q->data[q->front];
  return true;
}

6.叫号程序

显示当前队列，核心算法

//叫号程序
bool displist(SqQueue *&q)
{
  int i=q->front;
  if(q->rear==q->front)                                //队空下溢出报错
    return false;
  printf("排队叫号次序：\n");
  while(i!=q->rear)
  {
    i++;
    printf("%d\t%s\n",q->data[i].num,q->data[i].name);
  }
  printf("---------------- \n");
  return true;
}

7.菜单实现

比较基础，重在整理

//菜单实现
void menu() {
  printf("      银行叫号的应用模拟：\n");
  printf("   -------------------------------\n");
  printf("      1.建立（初始化）队列\n");
  printf("      2.取号业务办理\n");
  printf("      3.叫号业务办理\n");
  printf("      4.查看排队信息\n");
  printf("      5.下班，不进行业务办理\n");
  printf("      6.退出程序！！！\n");
  printf("   -------------------------------\n");
}

五.C语言实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MaxSize 100
//定义号码牌结构表
typedef struct {
  char name[20];
  int num;
} Elemtype;
//定义循环顺序队列结构体
typedef struct
{
  Elemtype data[MaxSize];                            //存放队中元素
  int front,rear;                                    //队头和队尾的伪指针
}SqQueue;                                              //顺序队类型
//初始化队列
void InitQueue(SqQueue *&q)
{
  q=(SqQueue *)malloc(sizeof(SqQueue));       //申请一个顺序队大小的空队列空间   
  q->front=q->rear=0;                        //队头和队尾的伪指针均设置伪-1
}
//销毁队列
void DestroyQueue(SqQueue *&q)
{
  free(q);                               //释放q所占的空间即可
}
//判断空队列
bool QueueEmpty(SqQueue *q)
{
  return (q->front==q->rear);
}
//进队列
bool enQueue(SqQueue *&q,Elemtype e)
{
  if((q->rear+1)%MaxSize==q->front)            //队满上溢出报错
    return false;
  q->rear=(q->rear+1)%MaxSize;                 //队尾增1
  q->data[q->rear]=e;                         //rear位置插入元素e
  return true;
}
//出队列
bool deQueue(SqQueue *&q,Elemtype &e)
{
  if(q->rear==q->front)                                //队空下溢出报错
    return false;
  q->front=(q->front+1)%MaxSize;                      //队头增1
  e=q->data[q->front];
  return true;
}
//叫号程序
bool displist(SqQueue *&q)
{
  int i=q->front;
  if(q->rear==q->front)                                //队空下溢出报错
    return false;
  printf("排队叫号次序：\n");
  while(i!=q->rear)
  {
    i++;
    printf("%d\t%s\n",q->data[i].num,q->data[i].name);
  }
  printf("---------------- \n");
  return true;
}
//菜单实现
void menu() {
  printf("      银行叫号的应用模拟：\n");
  printf("   -------------------------------\n");
  printf("      1.建立（初始化）队列\n");
  printf("      2.取号业务办理\n");
  printf("      3.叫号业务办理\n");
  printf("      4.查看排队信息\n");
  printf("      5.下班，不进行业务办理\n");
  printf("      6.退出程序！！！\n");
  printf("   -------------------------------\n");
}
//主程序
int  main()
{
  int flag=1,i,j;
  int count=4;
  Elemtype e,pno;
  Elemtype a[4] = {"张三", 1, "李四", 2, "王五", 3, "赵六", 4};
  SqQueue *p;
  menu();
  InitQueue(p);
  while(flag==1)
  {
    printf("请选择：\n");
    scanf("%d",&i);
    switch(i)
    {
    case 1:
      for( j=0;j<4;j++)
      {
        e=a[j];
        enQueue(p,e); 
      }
        break;
    case 2:
        count++;
      printf("请输入客户姓名：\n");
      scanf("%s",pno.name);
      pno.num=count;
      enQueue(p,pno);
      break;
    case 3:
      deQueue(p,e);
      printf("正在办理业务的客户为：%d\t%s\n",e.num,e.name);
      break;
    case 4:
      displist(p);
      printf("\n");
      break;
    case 5:
      printf("下班，不进行业务办理\n");
      break;
    case 6:
      flag=0;
      printf("退出程序");
      break;
    }
  }
  return 0;
}

六.运行结果

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