使用栈和队列模拟停车场管理系统

"数据结构课程设计" 在数据结构课程设计中，我们通常会遇到各种实际问题，例如本案例中的停车场管理系统。这个系统的核心是利用数据结构来模拟真实世界的场景，以便进行有效的操作和管理。在这个例子中，主要涉及的数据结构有两个：栈和队列。 栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，适合处理类似“最近操作优先”的问题。在停车场场景中，栈被用来模拟车辆进入和离开的过程。当车辆进入停车场时，如果停车场还有空位，车辆会被“压入”栈中，表示车辆进入停车场最里面的位置。反之，如果停车场已满，车辆则会被“入队”到队列中，代表车辆在停车场外等候。 队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，通常用于处理“先来先服务”的情况。在这里，队列被用来表示停车场外的便道，车辆按到达的顺序排队等候。当停车场内有车辆离开，需要清空栈顶的所有车辆，这些车辆按照它们进入的逆序退出，然后队列头部的车辆“出队”，进入栈中，接着其他车辆再按照原来的次序依次“入栈”。 在概要设计阶段，我们需要考虑如何实现这些操作。首先，我们需要一个算法来处理车辆的到达和离开，这涉及到栈的压入和弹出操作，以及队列的入队和出队操作。每组输入数据包含车辆的状态（到达或离开）、车牌号以及对应的时间。输入完成后，系统需要输出车辆的停车位置（在栈内还是队列中）以及停车费用（离开时计算停留时间）。 对于存储结构的设计，栈可以选择顺序结构，这样可以方便地在数组中进行操作。顺序栈的定义可能如下： ```cpp struct Stack { int top; // 栈顶指针 int capacity; // 栈的容量 Car* data; // 存储车辆信息的数组，Car是自定义的车辆结构体 }; ``` 而队列则可以使用链表结构，以便于动态添加和删除节点。链表队列的定义可能如下： ```cpp struct Node { Car car; // 节点中的车辆信息 Node* next; // 指向下一个节点的指针 }; struct Queue { Node* front; // 队列头指针 Node* rear; // 队列尾指针 }; ``` 在详细设计阶段，我们需要编写实现这些操作的源代码，例如`pushStack()`、`popStack()`、`enqueue()`和`dequeue()`等函数，并绘制函数关系图，明确每个函数的输入、输出以及它们之间的调用关系。此外，还需要考虑错误处理和特殊情况的处理，例如停车场为空或者队列为空等情况。 这个课程设计项目通过实际问题展示了数据结构在解决实际问题中的应用，同时也锻炼了学生的算法设计和编程能力。通过完成这样的项目，学生能够更好地理解和掌握栈和队列这两种基本数据结构，以及如何利用它们来解决实际问题。