Estructuras dinámicas en C++: Listas tipo Cola - Problemas d

lunes julio 11, 2016

Planteo del problema:

Este práctico tiene por objetivo mostrar la importancia de las colas en las Ciencias de la Computación y más precisamente en las simulaciones.

Desarrollar un programa para la simulación de un cajero automático.

Obtener la siguiente información:

Programa:

#include <iostream>
#include<cstdlib>
#include<ctime>

using namespace std;

class Cola {
private:
    class Nodo {
    public:
        int info;
        Nodo *sig;
    };

    Nodo *raiz;
    Nodo *fondo;
public:
    Cola();
    ~Cola();
    void insertar(int x);
    int extraer();
    bool vacia();
    int cantidad();
};


Cola::Cola()
{
    raiz = NULL;
    fondo = NULL;
}

Cola::~Cola()
{
    Nodo *reco = raiz;
    Nodo *bor;
    while (reco != NULL)
    {
        bor = reco;
        reco = reco->sig;
        delete bor;
    }
}

void Cola::insertar(int x)
{
    Nodo *nuevo;
    nuevo = new Nodo();
    nuevo->info = x;
    nuevo->sig = NULL;
    if (vacia()) 
    {
        raiz = nuevo;
        fondo = nuevo;
    }
    else 
    {
        fondo->sig = nuevo;
        fondo = nuevo;
    }
}

int Cola::extraer()
{
    if (!vacia())
    {
        int informacion = raiz->info;
        Nodo *bor = raiz;
        if (raiz == fondo)
        {
            raiz = NULL;
            fondo = NULL;
        }
        else 
        {
            raiz = raiz->sig;
        }
        delete bor;
        return informacion;
    }
    else
        return -1;
}

bool Cola::vacia()
{
    if (raiz == NULL)
        return true;
    else
        return false;
}

int Cola::cantidad()
{
    Nodo *reco = raiz;
    int cant = 0;
    while (reco != NULL)
    {
        cant++;
        reco = reco->sig;
    }
    return cant;
}


class CajeroAutomatico {
public:
    void simulacion();
};

void CajeroAutomatico::simulacion()
{
    srand(time(NULL));
    int estado = 0;
    int llegada = rand() % 2 + 2; 
    int salida = -1;
    int cantAtendidas = 0;
    Cola *cola = new Cola();
    for (int minuto = 0; minuto < 600; minuto++) 
    {
        if (llegada == minuto)
        {
            if (estado == 0) 
            {
                estado = 1;
                salida = minuto + 2 + rand() % 3;
            }
            else 
            {
                cola->insertar(minuto);
            }
            llegada = minuto + 2 + rand() % 2;
        }
        if (salida == minuto)
        {
            estado = 0;
            cantAtendidas++;
            if (!cola->vacia()) 
            {
                cola->extraer();
                estado = 1;
                salida = minuto + 2 + rand() % 3;
            }
        }
    }
    cout <<"Atendidos:" <<cantAtendidas <<"";
    cout <<"En cola:" <<cola->cantidad() <<"";
    cout <<"Minuto llegada:" <<cola->extraer();
}


void main()
{
    CajeroAutomatico *cajero1 = new CajeroAutomatico();
    cajero1->simulacion();
    delete cajero1;
    cin.get();
}

Este proyecto lo puede descargar en un zip desde este enlace :

La clase Cola colabora con la clase CajeroAutomatico. En la clase Cola debemos definir como mínimo los métodos de insertar, extraer, vacía y cantidad.

El método donde implementamos la lógica es el de simulacion, veamos las distintas partes de dicho método:

    srand(time(NULL));
    int estado = 0;
    int llegada = rand() % 2 + 2; 
    int salida = -1;
    int cantAtendidas = 0;
    Cola *cola = new Cola();

Iniciamos la semilla de valores aleatorios llamando a srand.

La variable estado almacena un cero si el cajero está libre y un uno cuando está ocupado.

La variable salida almacenará en que minuto terminará el cliente de ser atendido (como al principio el cajero está vacío inicializamos esta variable con -1)

Llevamos un contador para saber la cantidad de personas atendidas (cantAtendidas)

Luego definimos y creamos un objeto de la clase Cola para poder almacenar las personas que llegan al cajero y se lo encuentran ocupado.

Disponemos un for que se repita 600 veces (600 minutos o lo que es lo mismo 10 horas)

    for (int minuto = 0; minuto < 600; minuto++) 

Dentro del for hay dos if fundamentales que verifican que sucede cuando llega una persona o cuando una persona se retira:

        if (llegada == minuto)
        {
            ............
        }
        if (salida == minuto)
        {
            ............
        }

Cuando llega una persona al cajero primero verificamos si el cajero está desocupado:

        if (llegada == minuto)
        {
            if (estado==0) {

Si está desocupado lo ocupamos cambiando el valor de la variable estado y generando en que minuto esta persona dejará el cajero (un valor aleatorio entre 2 y 4 minutos):

                estado = 1;
                salida = minuto + 2 + rand() % 3;

Si el cajero está ocupado procedemos a cargar dicha persona en la cola (insertamos el minuto que llega):

            else 
            {
                cola->insertar(minuto);
            }

Luego generamos el próximo minuto que llegará otra persona:

            llegada = minuto + 2 + rand() % 2;

El otro if importante es ver que sucede cuando sale la persona del cajero:

Si sale una persona del cajero cambiamos el valor de la variable estado, incrementamos en uno el contador cantAtendidos y si la cola no está vacía extraemos una persona, cambiamos a uno la variable estado y generamos en que minuto dejará esta persona el cajero:

            estado = 0;
            cantAtendidas++;
            if (!cola->vacia()) 
            {
                cola->extraer();
                estado = 1;
                salida = minuto + 2 + rand() % 3;
            }

Fuera del for mostramos los tres resultados:

    cout <<"Atendidos:" <<cantAtendidas <<"";
    cout <<"En cola:" <<cola->cantidad() <<"";
    cout <<"Minuto llegada:" <<cola->extraer();

1. Un supermercado tiene tres cajas para la atención de los clientes.

   Las cajeras tardan entre 7 y 11 minutos para la atención de cada cliente. Los clientes llegan a la zona de cajas cada 2 ó 3 minutos. (Cuando el cliente llega, si todas las cajas tienen 6 personas, el cliente se marcha del supermercado) Cuando el cliente llega a la zona de cajas elige la caja con una cola menor.

   Realizar una simulación durante 8 horas y obtener la siguiente información:

   a - Cantidad de clientes atendidos por cada caja. b - Cantidad de clientes que se marcharon sin hacer compras. c - Tiempo promedio en cola.

#include <iostream>
#include<cstdlib>
#include<ctime>

using namespace std;

class Cola {
private:
    class Nodo {
    public:
        int info;
        Nodo *sig;
    };

    Nodo *raiz;
    Nodo *fondo;
public:
    Cola();
    ~Cola();
    void insertar(int x);
    int extraer();
    bool vacia();
    int cantidad();
};


Cola::Cola()
{
    raiz = NULL;
    fondo = NULL;
}

Cola::~Cola()
{
    Nodo *reco = raiz;
    Nodo *bor;
    while (reco != NULL)
    {
        bor = reco;
        reco = reco->sig;
        delete bor;
    }
}

void Cola::insertar(int x)
{
    Nodo *nuevo;
    nuevo = new Nodo();
    nuevo->info = x;
    nuevo->sig = NULL;
    if (vacia())
    {
        raiz = nuevo;
        fondo = nuevo;
    }
    else
    {
        fondo->sig = nuevo;
        fondo = nuevo;
    }
}

int Cola::extraer()
{
    if (!vacia())
    {
        int informacion = raiz->info;
        Nodo *bor = raiz;
        if (raiz == fondo)
        {
            raiz = NULL;
            fondo = NULL;
        }
        else
        {
            raiz = raiz->sig;
        }
        delete bor;
        return informacion;
    }
    else
        return -1;
}

bool Cola::vacia()
{
    if (raiz == NULL)
        return true;
    else
        return false;
}

int Cola::cantidad()
{
    Nodo *reco = raiz;
    int cant = 0;
    while (reco != NULL)
    {
        cant++;
        reco = reco->sig;
    }
    return cant;
}


class Supermercado {
public:
    void simulacion();
};

void Supermercado::simulacion()
{
    int estado1 = 0, estado2 = 0, estado3 = 0;
    int marchan = 0;
    int llegada = 2 + rand() % 2;
    int salida1 = -1, salida2 = -1, salida3 = -1;
    int cantAte1 = 0, cantAte2 = 0, cantAte3 = 0;
    int tiempoEnCola = 0;
    int cantidadEnCola = 0;
    Cola *cola1 = new Cola();
    Cola *cola2 = new Cola();
    Cola *cola3 = new Cola();
    srand(time(NULL));
    for (int minuto = 0; minuto < 600; minuto++) 
    {
        if (llegada == minuto) 
        {
            if (estado1 == 0) 
            {
                estado1 = 1;
                salida1 = minuto + 7 + rand() % 5;
            }
            else 
            {
                if (estado2 == 0) 
                {
                    estado2 = 1;
                    salida2 = minuto + 7 + rand() % 5;
                }
                else 
                {
                    if (estado3 == 0) 
                    {
                        estado3 = 1;
                        salida3 = minuto + 7 + rand() % 5;
                    }
                    else 
                    {
                        if (cola1->cantidad() == 6 && cola2->cantidad() == 6 && cola3->cantidad() == 6) 
                        {
                            marchan++;
                        }
                        else 
                        {
                            if (cola1->cantidad() <= cola2->cantidad() && cola1->cantidad() <= cola3->cantidad()) 
                            {
                                cola1->insertar(minuto);
                            }
                            else 
                            {
                                if (cola2->cantidad() <= cola3->cantidad()) 
                                {
                                    cola2->insertar(minuto);
                                }
                                else 
                                {
                                    cola3->insertar(minuto);
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            llegada = minuto + 2 + rand() % 2;
        }
        if (salida1 == minuto) 
        {
            cantAte1++;
            estado1 = 0;
            if (!cola1->vacia()) 
            {
                estado1 = 1;
                int m = cola1->extraer();
                salida1 = minuto + 7 + rand() % 5;
                tiempoEnCola = tiempoEnCola + (minuto - m);
                cantidadEnCola++;
            }
        }
        if (salida2 == minuto) 
        {
            cantAte2++;
            estado2 = 0;
            if (!cola2->vacia()) 
            {
                estado2 = 1;
                int m = cola2->extraer();
                salida2 = minuto + 7 + rand() % 5;
                tiempoEnCola = tiempoEnCola + (minuto - m);
                cantidadEnCola++;
            }
        }
        if (salida3 == minuto) 
        {
            cantAte3++;
            estado3 = 0;
            if (!cola3->vacia()) 
            {
                estado3 = 1;
                int m = cola3->extraer();
                salida3 = minuto + 7 + rand() % 5;
                tiempoEnCola = tiempoEnCola + (minuto - m);
                cantidadEnCola++;
            }
        }
    }
    cout <<"Clientes atendidos por caja: caja1=" <<cantAte1 <<"  caja2=" <<cantAte2 <<"  caja3=" <<cantAte3 <<"";
    cout <<"Se marchan sin hacer compras:" <<marchan <<"";
    if (cantidadEnCola>0) 
    {
        int tiempoPromedio = tiempoEnCola / cantidadEnCola;
        cout <<"Tiempo promedio en cola:" <<tiempoPromedio <<"";
    }
}


void main()
{
    Supermercado *super1;
    super1 = new Supermercado();
    super1->simulacion();
    delete super1;
    cin.get();
}

Este proyecto lo puede descargar en un zip desde este enlace :ColaSimulacion2.zip

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