5. Результати виконання програми

Лабораторна робота № 4 Структура даних черга

Мета роботи: Вивчення фундаментальної абстрактної структури даних - черги. Набуття практичних навичок побудови черги, дослідження динаміки її вмісту та використання черг для розв'язання прикладних задач.

Завдання:

Завдання 4.1:

Використати для розв’язання задач клас queue зі стандартної бібліотеки шаблонів STL .

1. У магазині стоїть черга з m покупців. Час обслуговування покупця з черги – це випадкове ціле число в діапазоні від 1 до t₁. Час додавання нового покупця до черги - це випадкове ціле число в діапазоні від 1 до t₂.

Промоделювати стан черги:

а) вивести повідомлення про час виникнення подій ( обслуговування та додавання покупця ) за період часу T (T >> t₁, T >> t₂);

б) показати залишок черги;

в) розв’язати задачу, передбачивши, що через випадковий час від 1 до t₃ до початку черги додається „пільговий” покупець, який обслуговується першим, а через випадковий час від 1 до t₄ не витримує та йде з черги останній покупець.

2. Автостоянка має одну полосу, на якій може бути розмiщено до 10 автомобiлiв. Машини в'їжджають з пiвденного кiнця стоянки i від'їжджають з пiвнiчного. Якщо автомобiль власника, що прийшов на стоянку забрати його, не розташований пiвнiчнiше за всі решту, то всi автомобiлi, що стоять пiвнiчнiше його, виїжджають iз зупинки, потiм виїжджає його машина і всі машини повертаються в початковому порядку. Якщо машина залишає гараж, то всi машини розташованi пiвденнiше, перемiщаються вперед на стiльки позицій, скiльки є вiльних мiсць в пiвнiчнiй частинi. Написати програму зчитування групи рядків, кожний з яких мiстить літеру "A" для прибуття i літеру "D" для вiдправлення, а також номер машини. Машини прибувають i вiдправляються в порядку, що задає цей список рядків. Програма має видавати повiдомлення при кожному прибутті або вiдправленні машини. При прибутті машини в ньому повинно говоритись, чи є на стоянці вiльне мiсце. Якщо вiльне мiсце вiдсутнє, машина чекає до тих пiр, поки воно не звiльниться, або до моменту зчитування рядка, що повідомляє про вiдправлення цього автомобiля. Якщо з'являється вiльне мiсце, повинно видаватись iнше повiдомлення. При вiдправленнi автомобiля повiдомлення повинно мiстити в собi кiлькiсть перемiщень машини в серединi стоянки (включаючи її вiдправлення, але не прибуття; це число рiвне 0, якщо машина була вiдправлена під час очiкування вільного місця).

3. Написати програму, що моделює обчислювальну систему з кiлькома користувачами. Кожен користувач має свiй унiкальний iдетифiкацiйний номер ID i бажає виконати на ЕОМ ряд операцiй. У будь-який момент часу ЕОМ може виконувати одночасно тiльки одну операцiю. Кожний вхiдний рядок вiдповiдає одному користувачу i мiстить його ID, за яким йде початок роботи, а за ним - набiр цiлих чисел, кожне з яких представляє тривалість кожної з виконуваних користувачем операцiй. Вхiднi данi впорядкованi по зростанню часу початку роботи. Весь час задається в секундах. Вважається, що користувач не видає запрос на проведення наступної операцiї до тих пiр, поки не закiнчилось виконання попередньої, а ЕОМ виконує операцiї за принципом "перший, що поступив, обслуговується першим". Програма повинна iмiтувати роботу системи i виводити повiдомлення, що мiстять ID користувача i час початку i закiнчення проведення операцiї. В кiнцi процесу моделювання вивести середній час очiкування для кожної операцiї. Час очiкування - це рiзниця мiж тим часом, коли був виданий запрос на виконання операцiї, i початком її виконання.

4. Фiрма KRESS по зберiганню i збуту побутової техніки отримує вантажi з товарами по рiзним цiнам. Пізніше фiрма продає ці товари з 20-% надбавкою, причому товари, що отриманi раніше, продаються у першу чергу (стратегiя "перший отриманий - продається першим"). Товари з першої партії грузів продаються по ціні, на 20% вищій ніж закупочна. Після того як вся перша партія повністю розпродана, приступають до продажі другої партії, також по збільшеній на 20% цені, і т.д.

Написати програму, яка зчитує з текстового файлу записи про торговi операцiї двох типiв: операцiї по закупцi i операцiї по продажу. Запис про продажу мiстить префiкс "Р", після якого йде кiлькiсть товару, що продається. Запис про закупку мiстить префiкс "Z" , кiлькiсть товару і вартiсть всієї партiї. Пiсля зчитування запису про закупку товару виводити повідомлення про кiлькiсть товару, вартiсть одиниці товару i загальну вартiсть всiєї партiї. Пiсля зчитування запису про операцiю продажу товару виводити повідомлення про кiлькiсть товару, продану з кожної партії, цiну, по якiй був проданий кожний товар, суму, на яку були продані товари з кожної партії, а також загальну суму проданого товару, середню ціну одиниці товару і суму отриманого прибутку. Якщо кiлькiсть товару що є на складi недостатня для виконання замовлення на продаж товару, то продати всi товари зі складу і вивести повідомлення: "ХХХ одиниць товару немає на складi".

Приклад: Якщо фiрма продала 200 одиниць товару, в які входили 70 одиниць з закупочною цiною 125 грн., 100 одиниць з закупочною цiною 110 грн. i 30 одиниць з закупочною цiною 100 грн., то надрукувати (згадайте про 20-% надбавку) таку послідовність повідомлень:

Фiрма KRESS продала 200 виробiв:

70 штук по ціні 150 грн. на суму 10500 грн.

100 штук по ціні 132 грн. на суму 13200 грн.

30 штук по ціні 180 грн. на суму 5400 грн.

Всього продано товарів на суму 29100 грн. за ціною 145,5 грн. кожний.

Отримано прибутку на суму 6350 грн.

5. У місті розташовано n автобусних зупинок, позначених числами з N={1,2,....,n}. В текстовому файлі записано k автобусних маршрутів, заданих послідовностями сусідніх зупинок при русі автобуса в одному напрямку:

М₁={P11,P12,...,P1m₁},

М₂={P21,P22,...,P2m₂},

.....

M_k={Pk1,Pk2,...,Pkm_k}, де Pij натуральне число з N.

Написати програму, що по заданих номерах зупинок I і J визначає найбільш швидкий шлях переміщення пасажира з зупинки I у зупинку J з використанням наявних маршрутів автобусів при умові, що час руху між сусідніми зупинками у всіх маршрутах однаковий і у 3 рази менший за час зміни маршруту. Автобуси можуть рухатись в обох напрямках.

Вказівки до розв’язання задачі: Ідея рішення грунтується на використанні черг. Для кожної зупинки введіть трійку чисел (О,М,Z), де О - номер зупинки, М - номер маршруту, Z - величина затримки. При виборі чергового елемента з черги можливі дві ситуації:

1). Продовжується рух по тому ж маршруту. У цьому випадку в чергу занесіть трійки типу (О',М,Z), де О' - номер зупинки, сусідньої з О, у маршруті М, Z=0.

2). Змінюється маршрут. У цьому випадку в чергу занесіть трійки типу (О,М',Z), де М' - номер зміненого маршруту, Z=3 (затримка на пересадку).

Всі нові трійки породжуються тільки трійками з затримкою, рівною 0. У випадку трійки з ненульовою затримкою занесіть її знову в чергу зі зменшеним на 1 значенням затримки.

6. Надрукувати в порядку зростання перші n натуральних чисел, у розклад яких на прості множники входять тільки числа 2, 3, 5.

Вказівки до розв’язання задачі: Введіть три черги x2, x3, x5, у яких зберігайте елементи, що відповідно в 2, 3, 5 разів більше надрукованих, але ще не надруковані. Найменший з ненадрукованих елементів, нехай це x, ділиться націло на одне з чисел 2, 3, 5. x знаходиться в одній з черг і є в ній першим (менші надруковані, а елементи черг не надруковані). Надрукуйте x, вилучіть його і додайте його кратні. Довжини черг не перевищують числа надрукованих елементів.

7. Дано позначення двох полів шахівниці (наприклад, A5 і C2). Знайти мінімальне число ходів, які потрібні шаховому коневі для переходу з першого поля на друге.

Вказівки до розв’язання задачі: Ідея рішення ґрунтується на використанні черги. Спочатку в чергу міститься елемент, що визначає вихідне положення шахового коня, а відповідна клітка поля позначається як така, яку відвідали.

На кожному з наступних кроків алгоритму (поки черга не порожня або не позначена кінцева клітка) виконуються наступні дії.

• Із черги вилучається черговий елемент, що визначає деяку позицію (x,y).

• Знаходяться клітки в межах поля, які досяжні з (x,y) одним ходом шахового коня, і які ще не позначені.

• Елементи, що відповідають знайденим кліткам, додаються в чергу, а клітки позначаються як такі, яких відвідали.

При цьому спочатку всі клітки повинні бути непозначені, а мітку бажано ставити таку, щоб можна було відновити шлях між полями. Для цього мітку поля можна визначити як позицію поля, з якої вона була позначена.

Завдання 4.2:

Змоделюйте чергу (або дек) згідно з завданням. Перепишіть основні операції для роботи з чергою (деком), і продемонструйте їх застосування для операцій додавання і вилучення елементів в чергу (дек). Для цього задайте послідовність з N цілих чисел. Всі додатні числа послідовно заносяться в чергу (дек), кожне від’ємне число вилучає з черги (деку) один елемент (при роботі з деком, парні числа працюють з одним кінцем деку, а непарні – з іншим). Показувати всі зміни, що будуть відбуватись у черзі (деку).

1. Змоделюйте циклічну чергу, в якій реалізований такий механізм додавання нового елемента: якщо досягнутий кінець масиву, то новий елемент додається в перший елемент масиву, якщо це можливо.

2. Змоделюйте структуру даних ДЕК з обмеженим виходом (тобто додавати в дек можна з обох кінців, а вилучати тільки з одного).

3. Змоделюйте чергу, в якій кінець черги вказує не на останній елемент черги, а на перший вільний елемент масиву.

4. Змоделюйте чергу, в якій реалізований такий механізм вилучення елемента з черги: початок черги завжди знаходиться в першому елементі масиву; при вилученні одного елемента з черги, всі решта елементів пересуваються на одну позицію ближче до початку масиву.

5. Змоделюйте структуру даних ДЕК з обмеженим входом (тобто вилучати з дека можна з обох кінців, а додавати тільки з одного).

6. Змоделюйте чергу, в якій задається початок черги і довжина черги (замість кінця черги).

7. Змоделюйте структуру даних ДЕК (тобто додавати i вилучати елементи можна з обох кінців).

8. Змоделюйте чергу, в якій реалізований такий механізм додавання нового елемента: якщо досягнутий кінець масиву, то всі елементи черги пересуваються на початок масиву.

9. Змоделюйте чергу за допомогою масиву INFO, де INFO[0] (а не окрема змiнна) використовуєтся для зберiгання початку черги, INFO[QueueSize+1] (а не окрема змiнна) використовуєтся для зберiгання кінця черги, а решта елементів масиву можуть містити елементи самої черги.

10. Змоделюйте чергу за допомогою двух стеків, представлених за допомогою вказівників. Додавання елементу до черги зводиться до додавання до одному зі стеков, а перевірка, чи черга порожня - до перевірки, чи порожні обидва стеки. При вилученні елемента з черги можливі два випадки. Якщо стек, де знаходиться початок черги, не порожній, то вилучається з нього елемент. Якщо він порожній, то попередньо в нього переписуються всі елементи другого стеку, змінюючи порядок (це відбувається саме при перекладанні зі стеку в стек) і далі задача зводиться до першого випадку.