前一章节讲的队列现在可以使用了。很多现实生活中的情形都包含队列。例如，在银行或超级市场的顾客队列，在机场的飞机队列，多任务计算机系统上的任务队列等。可以用队列包来模拟这些情形。

例如，假设你在商业街上设了一个提供建议的摊位。顾客可购买一分钟、两分钟或三分钟的建议。为确保交通顺畅，商业街限制排成一队等待的顾客数目最多为10（最大队列长度）。假设人们的出现是随机的，并且他们花在咨询上的时间随机分布于三个选择（一分钟、两分钟、三分钟）上。那么您平均每小时要接待多少顾客？每位顾客平均要等多长时间？队平均有多长？队列模拟能回答这些问题。

首先，让我们决定队列里面要放什么？您能够描述的是每一位顾客加入到队列中的时间和他（她）需要咨询的时间。这提示我们要对Item类型做下面的定义：

typedef struct item
{long arrive;    /*一位顾客加入队列的时间*/int processtime /*该顾客需要的咨询时间*/
} Item;

为转化队列包来处理这个结构，您所要做的就是用这里对Item的typedef定义替换上个例子中使用的int类型。做完这些之后，您就不用担心队列的具体工作机制，而是分析实际问题，即模拟等候队列。

有一种方法是这样的，让时间以1分钟为单位递增。在每分钟里检查是否有新的顾客到来。如果有一个顾客到来且队列未满，将此顾客添加到队列。这包括将此顾客的到达时间和他需要的咨询时间记录到一个Item结构中，而后将此项目添加到队列。但如果队列已满，就拒绝此顾客加入。为了做统计，需要保存顾客总数和被拒顾客（由于队列已满的而不能进入队列的人）的总数。

接下来，处理队列首端。即，如果队列非空且店主未被前面的顾客占用，则删除位于队列首端的项目。回忆一下，项目中存有此顾客加入队列的时间。通过比较这个时间和当时时间，就可得到此顾客在队列中的等待时间。这个项目还存有此顾客需要的咨询时间，这将决定此顾客占用店主的时间。用一个变量跟踪这一等待时间。如果店主正忙，没人可以出列。当然，此跟踪变量应能自动递减。

核心代码可以像下面这样，其中每一个循环对应于一分钟的活动：

for(cycle=0;cycle<cyclelimit;cycle++)
{if(newcustomer(min_per_cus)){if(QueueIsFull(&line))turnaways++;else{customers++;temp = customertime(cycle);EnQueue(temp,&line);}}if(wait_time<=0 && !QueueIsEmpty(&line)){DeQueue(&temp,&line);wait_time = temp.processtime;line_wait += cycle - temp.arrive;served++;}if(wait_time>0)wait_time--;sum_line += QueueItemCount(&line);
}

以下是一些变量和函数的意义：

min_per_cus    是顾客到达的平均间隔时间。

newcustomer( )使用C的rand（）函数确定在这一分钟里是否有顾客到达。

turnaways       是被拒顾客的数目。

customers       是加入到队列中的顾客的数目。

temp               是描述新顾客的Item变量。

customertime() 设置temp结构的arrive和processtime成员。

wait_time         是店主完成当前顾客的咨询还需要的时间。

line_wait         是到目前为止队列中所有顾客等待的总时间。

served            是实际服务的顾客数目。

sum_line         是到目前为止队列的累计总长。

想想看如果用散布在程序中的malloc()和free()函数与指向节点的指针来实现此程序的话，代码将会多么 的混乱和晦涩。应用队列包使您集中精力于模拟的问题，而非编程细节。

程序清单17.9给出了模拟商业街建议摊位队列的完整代码。按照前面章节介绍的方法，使用了标准函数rand( ) srand( )和time( )来产生随机数。要使用此程序，记住按照如下所示更新queue.h头文件中对Item的定义：

typedef struct item
{long arrive;    /*一位顾客加入队列的时间*/int processtime /*该顾客需要的咨询时间*/
} Item;

还要记住链接mall.c和queue.c的代码。

程序清单17.9  mall.c程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>    /*为Random（）和Srand（）提供函数原型*/
#include <time.h>      /*为time( )函数提供原型*/
#include "queue.h"
#define MIN_PER_HR 60.0bool newcustomer(double x);  /*有新顾客到来？*/
Item customertime(long when); /*设置顾客参数*/int main(void)
{Queue line;Item temp;  /*关于新顾客的数据*/int hours;  /*模拟的小时数*/int perhour;/*每小时顾客的平均数*/long cycle,cyclelimit; /*循环计数器，计数器的上界*/long turnaways=0;      /*因队列已满而被拒绝的顾客数*/long customers=0;      /*被加入队列的顾客数*/long served=0;         /*在模拟期间得到服务的顾客数*/long sum_line=0;       /*累计的队列长度*/int wait_time=0;       /*从当前到sigmund空闲所需要的时间*/double min_per_cust;   /*顾客到来的平均时间间隔*/long line_wait = 0;    /*队列累计等待时间*/InitializeQueue（&line);srand(time());  /*随机初始化rand()函数*/puts("Case Study: Sigmund Lander's Advice Booth");puts("Enter the number of simulation hours: ");scanf("%d",&hours);cyclelimit = MIN_PER_HR * hours;puts("Enter the average number of customers per hour: ");scanf("%d",&perhour);min_per_cust = MIN_PER_HR / perhour;for(cycle = 0; cycle < cyclelimit; cycle++){if(newcustomer(min_per_cust)){if(QueueIsFull(&line))turnaways++;else{customers++;temp=customertime(cycle);EnQueue(temp,&line);}}if(wait_time <= 0 && !QueueIsEmpty(&line)){DeQueue(&temp,&line);wait_time = temp.processtime;line_wait += cycle - temp.arrive;served++;}if(wait_time > 0)wait_time --;sum_line += QueueItemCount(&line);}if(customers > 0){printf("Customers accepted: %ld\n",customers);printf(" customers served: %ld\n",served);printf("     turnaways: %ld\n",turnaways);printf("average queue size: %.2f\n",(double)sum_line / cyclelimit);printf(" average wait time: %.2f minutes\n",(double)line_wait / served);}elseputs("No customers!");EmptyTheQueue(&line);puts("Bye!");return 0;
}/*x是顾客到来的平均时间间隔*/
/*如果这1分钟内有顾客到来，则返回true*/
bool newcustomer(double x)
{if(rand()*x / RAND_MAX < 1)return true;else return false;
}/*when是顾客到来的时间
函数返回一个Item结构，该结构的顾客到来时间设置为when
需要咨询的时间设置为一个范围在1-3之间的随机值*/Item customertime(long when)
{Item cust;cust.processtime = rand()%3+1;cust.arrive = when;return cust;
}

程序允许用户指定模拟运行的小时数和每小时顾客的平均数。选择一个数目较大的小时数会得到一个较好的平均值，而选择一个较小的小时数会显示一定程度的随时间的随机变化。下面的运行结果说明了这些要点。注意到平均队长和等待时在80小时和800小时的情况下基本相同，但这两个量在两个1小时的情况下相关很大，同时与长期平均值相差也很大。这是因为小数量的统计示例更易受相对变化的影响。

Case Study:Sigmund Lander's Advice Booth
Enter the number of simulation hours:
80
Enter the average number of customers per hour:
20
customers accepted:1633customers served:1633turnaways:0
average queue size:0.46
average wait time:1.35 minutesCase Study:Sigmund Lander's Advice Booth
Enter the number of simulation hours:
800
Enter the average number of customers per hour:
20
customers accepted:16020customers served:16019turnaways:0
average queue size:0.44
average wait time:1.32 minutesCase Study:Sigmund Lander's Advice Booth
Enter the number of simulation hours:
1
Enter the average number of customers per hour:
20
customers accepted:20customers served:20turnaways:0
average queue size:0.23
average wait time:0.70 minutesCase Study:Sigmund Lander's Advice Booth
Enter the number of simulation hours:
1
Enter the average number of customers per hour:
20
customers accepted:22customers served:22turnaways:0
average queue size:0.75
average wait time:2.05 minutes

另一种使用程序的方法是保持小时数不变，而尝试用不同的每小时顾客平均数的情况。以下是探寻这种变化的示例：

Case Study:Sigmund Lander's Advice Booth
Enter the number of simulation hours:
80
Enter the average number of customers per hour:
25
customers accepted:1960customers served:1959turnaways:3
average queue size:1.43
average wait time:3.5 minutesCase Study:Sigmund Lander's Advice Booth
Enter the number of simulation hours:
80
Enter the average number of customers per hour:
30
customers accepted:2376customers served:2373turnaways:94
average queue size:5.85
average wait time:11.83 minutes

注意到当顾客访问频率提高后平均等待时间急速上升。在每小时20个顾客的情况下，平均等待时间为1.35分钟。25个时，此数值攀升到3.5分钟；而30个时更是急剧增加到11.83分钟。并且，被拒顾客数从0上升到3进而上升到94。店主Sigmund可以根据这个分析结果来决定他是否需要另一个摊位。