《车厢调度》课程设计

5、车厢调度问题 问题描述： 假设停在铁路调度站(如教科书中图3.1(b)所示)入口处的车厢系列的编号依次为1，2，3，…n。设计一个程序,求出所有可能由此输出的长度为n 的车厢系列。 基本要求： ⑴设计一个程序，求出由一个编号依次为1，2，、、、，n的车厢序列可能产生的所有出栈系列。 ⑵利用双向栈存储结构实现调度站和输出序列这两个栈的空间共享。 ⑶对于每个输出序列演示出所有操作序列的变化过程 。 《车厢调度》课程设计主要涉及的是数据结构与算法的应用，特别是栈这一数据结构。课程的目标是让学生通过实际操作理解较大系统的完整设计流程，包括系统分析、编码、集成、调试等环节，同时熟练掌握数据结构的选择、设计和实现。 问题描述是解决一个车厢调度问题，即在铁路调度站入口处有一系列编号为1到n的车厢，需要设计程序找出所有可能的输出序列。基本要求包括： 1. 设计一个程序，生成从编号1到n的车厢序列的所有可能出栈序列。 2. 利用双向栈实现调度站和输出序列共享空间。 3. 对每个输出序列展示所有操作序列的变化过程。 实现提示中，建议使用递归算法来解决问题，因为问题本身的性质具有递归特性。输入序列仅需两个整型变量表示首尾车厢编号，而输出序列则应使用栈来实现，而非队列，原因在于栈支持后进先出（LIFO）操作，更符合车厢调度的逻辑。 需求分析部分明确了程序的主要任务和功能，包括： 1. 输入车厢序列只需输入首尾车厢编号。 2. 输出所有可能的车厢出站序列，以及可能的进出站操作序列。 3. 包含栈操作（如入栈、出栈）和车厢调度操作（进站、出站）。 概要设计阶段，定义了栈的抽象数据类型（ADT Stack），包括其基本操作，并规划了子程序的功能： 1. `in` 函数负责车厢进站操作，记录操作次数。 2. `show` 函数用于输出最终的出站序列。 3. `out` 函数执行车厢出站操作，同样记录操作次数。 4. `Control` 函数协调进站和出站操作，包含递归调用。 详细设计阶段给出了进站、出站以及控制操作的伪代码。进站操作在不是连续序列时进行，每次进站会增加操作次数并更新首车厢编号。出站操作则在有剩余操作次数且栈非空时进行，每次出站会减少操作次数，将一节车厢出栈，另一节车厢入栈。 通过上述设计，程序可以模拟实际的车厢调度过程，计算所有可能的出站序列，并展示每个序列形成的过程，从而满足课程设计的需求。这个过程不仅锻炼了学生的编程能力，也深化了他们对数据结构和算法应用的理解。