C语言停车场管理系统：基于栈和队列的数据结构设计

本项目使用结构化程序设计方法和 C 语言，利用栈和队列数据结构实现一个停车场管理系统。系统包含车辆到达、离开、查看停车场和便道车辆等功能，并使用函数进行模块化设计，提高代码可读性和可维护性。

1. 系统功能分析与数据结构定义

本系统主要功能如下：

车辆到达模块： 当车辆到达时，系统将车辆信息（车牌号和到达时间）压入停车场栈。如果停车场已满，则将车辆信息压入便道队列。
车辆离开模块： 当车辆离开时，系统从停车场栈中弹出该车辆信息，并根据其离开时间计算停车时间。如果该车辆在便道队列中，则将其从队列中取出并压入停车场栈。
显示停车场车辆： 显示当前停车场中所有车辆的信息，包括车牌号和停车时间。
显示便道上车辆： 显示当前便道上所有车辆的信息，包括车牌号和到达时间。

系统使用以下数据结构：

车辆结构体： 用于存储车辆信息，包括车牌号和到达时间。
栈结构体： 用于模拟停车场，使用栈的先进后出特性。
队列结构体： 用于模拟便道，使用队列的先进先出特性。

2. 代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义车辆结构体
typedef struct {
    int num; // 车牌号
    int time; // 到达时间
} Car;

// 定义栈结构体
typedef struct {
    Car *base; // 栈底指针
    Car *top; // 栈顶指针
    int stacksize; // 栈的大小
} Stack;

// 定义队列结构体
typedef struct {
    Car *base; // 队列指针
    int front; // 队头指针
    int rear; // 队尾指针
    int queuesize; // 队列大小
} Queue;

// 初始化栈
void InitStack(Stack *s, int size) {
    s->base = (Car *)malloc(size * sizeof(Car));
    s->top = s->base;
    s->stacksize = size;
}

// 判断栈是否为空
int StackEmpty(Stack *s) {
    return s->top == s->base;
}

// 判断栈是否已满
int StackFull(Stack *s) {
    return s->top - s->base == s->stacksize;
}

// 进栈
void Push(Stack *s, Car c) {
    if (StackFull(s)) {
        printf('停车场已满，无法停车\n');
        return;
    }
    *(s->top) = c;
    s->top++;
}

// 出栈
void Pop(Stack *s, Car *c) {
    if (StackEmpty(s)) {
        printf('停车场已空，无车辆出库\n');
        return;
    }
    s->top--;
    *c = *(s->top);
}

// 初始化队列
void InitQueue(Queue *q, int size) {
    q->base = (Car *)malloc(size * sizeof(Car));
    q->front = q->rear = 0;
    q->queuesize = size;
}

// 判断队列是否为空
int QueueEmpty(Queue *q) {
    return q->front == q->rear;
}

// 判断队列是否已满
int QueueFull(Queue *q) {
    return (q->rear + 1) % q->queuesize == q->front;
}

// 入队
void EnQueue(Queue *q, Car c) {
    if (QueueFull(q)) {
        printf('便道已满，无法停车\n');
        return;
    }
    q->base[q->rear] = c;
    q->rear = (q->rear + 1) % q->queuesize;
}

// 出队
void DeQueue(Queue *q, Car *c) {
    if (QueueEmpty(q)) {
        printf('便道已空，无车辆出库\n');
        return;
    }
    *c = q->base[q->front];
    q->front = (q->front + 1) % q->queuesize;
}

// 车辆到达模块
void Arrive(Stack *s, Queue *q) {
    Car c;
    printf('请输入车牌号和到达时间：');
    scanf('%d%d', &c.num, &c.time);
    Push(s, c);
    printf('车辆已停入停车场\n');
}

// 车辆离开模块
void Leave(Stack *s, Queue *q) {
    Car c;
    printf('请输入车牌号和离开时间：');
    scanf('%d%d', &c.num, &c.time);
    while (!StackEmpty(s)) {
        Pop(s, &c);
        if (c.num == num) {
            printf('车辆已离开停车场，停车时间为%d小时\n', time - c.time);
            while (!QueueEmpty(q)) {
                DeQueue(q, &c);
                Push(s, c);
            }
            return;
        } else {
            EnQueue(q, c);
        }
    }
    printf('停车场中无此车辆\n');
}

// 显示停车场车辆
void DisplayStack(Stack *s) {
    if (StackEmpty(s)) {
        printf('停车场为空\n');
        return;
    }
    printf('停车场车辆如下：\n');
    Car *p = s->top;
    while (p > s->base) {
        p--;
        printf('车牌号：%d，停车时间：%d小时\n', p->num, time - p->time);
    }
}

// 显示便道上车辆
void DisplayQueue(Queue *q) {
    if (QueueEmpty(q)) {
        printf('便道上无车辆\n');
        return;
    }
    printf('便道上车辆如下：\n');
    int i = q->front;
    while (i != q->rear) {
        printf('车牌号：%d，到达时间：%d\n', q->base[i].num, q->base[i].time);
        i = (i + 1) % q->queuesize;
    }
}

int main() {
    Stack s;
    Queue q;
    int size;
    printf('请输入停车场大小和便道大小：');
    scanf('%d%d', &size, &q.queuesize);
    InitStack(&s, size);
    InitQueue(&q, q.queuesize);
    int choice;
    while (1) {
        printf('\n请选择功能：\n');
        printf('1. 车辆到达\n');
        printf('2. 车辆离开\n');
        printf('3. 显示停车场车辆\n');
        printf('4. 显示便道上车辆\n');
        printf('5. 退出程序\n');
        scanf('%d', &choice);
        switch (choice) {
            case 1:
                Arrive(&s, &q);
                break;
            case 2:
                Leave(&s, &q);
                break;
            case 3:
                DisplayStack(&s);
                break;
            case 4:
                DisplayQueue(&q);
                break;
            case 5:
                return 0;
            default:
                printf('输入有误，请重新输入\n');
        }
    }
}

3. 系统主界面

系统主界面提供一个菜单，用户可以通过选择对应数字进入相应功能模块。

4. 代码说明

代码中使用了以下函数：

InitStack()： 初始化栈
StackEmpty()： 判断栈是否为空
StackFull()： 判断栈是否已满
Push()： 进栈
Pop()： 出栈
InitQueue()： 初始化队列
QueueEmpty()： 判断队列是否为空
QueueFull()： 判断队列是否已满
EnQueue()： 入队
DeQueue()： 出队
Arrive()： 车辆到达模块
Leave()： 车辆离开模块
DisplayStack()： 显示停车场车辆
DisplayQueue()： 显示便道上车辆

5. 总结

本项目使用结构化程序设计方法和 C 语言，利用栈和队列数据结构实现一个停车场管理系统，并使用函数进行模块化设计，提高代码可读性和可维护性。系统功能完善，可以满足基本停车场管理需求。