[자료구조 과제] 큐 대기줄 시뮬레이션

1. 실행 결과

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고객0 : 1번 서버에 줄이 0명으로 제일 적네. 저기로 가야겠다.

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고객 번호 : 1번 고객님

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고객1 : 2번 서버에 줄이 0명으로 제일 적네. 저기로 가야겠다.

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[2번 서버 현황]

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고객 번호 : 1번 고객님

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[3번 서버 현황]

고객이 오기를 대기 중입니다!

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[1번 서버 현황]

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[2번 서버 현황]

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고객 번호 : 2번 고객님

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고객 번호 : 3번 고객님

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고객3 : 4번 서버에 줄도 없고 서비스 하지 않네.

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고객 번호 : 4번 고객님

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고객 번호 : 5번 고객님

들어온 시간 : 5분

서비스 시간 : 2분

고객5 : 1번 서버에 줄도 없고 서비스 하지 않네.

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고객 번호 : 6번 고객님

들어온 시간 : 5분

서비스 시간 : 1분

고객6 : 2번 서버에 줄이 0명으로 제일 적네. 저기로 가야겠다.

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[1번 서버 현황]

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고객 번호 : 5번 고객님

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[3번 서버 현황]

3 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~

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고객 번호 : 6번 고객님

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고객이 오기를 대기 중입니다!

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고객 번호 : 7번 고객님

들어온 시간 : 6분

서비스 시간 : 1분

고객7 : 3번 서버에 줄도 없고 서비스 하지 않네.

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[1번 서버 현황]

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[2번 서버 현황]

2 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~

[2번 서버님 서비스 시작]

고객 번호 : 7번 고객님

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고객이 오기를 대기 중입니다!

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고객이 오기를 대기 중입니다!

[4번 서버 현황]

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[5번 서버 현황]

아직 4번 고객님의 서비스가 끝나지 않았습니다!

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고객 번호 : 8번 고객님

들어온 시간 : 7분

서비스 시간 : 5분

고객8 : 2번 서버에 줄도 없고 서비스 하지 않네.

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[1번 서버 현황]

1 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~

[1번 서버님 서비스 시작]

고객 번호 : 8번 고객님

서비스 시작 시간 : 7분

대기시간 : 0분

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[3번 서버 현황]

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[4번 서버 현황]

아직 3번 고객님의 서비스가 끝나지 않았습니다!

[5번 서버 현황]

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고객 번호 : 9번 고객님

들어온 시간 : 8분

서비스 시간 : 1분

고객9 : 2번 서버에 줄도 없고 서비스 하지 않네.

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[1번 서버 현황]

아직 8번 고객님의 서비스가 끝나지 않았습니다!

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고객 번호 : 9번 고객님

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고객 번호 : 10번 고객님

들어온 시간 : 9분

서비스 시간 : 1분

고객10 : 2번 서버에 줄도 없고 서비스 하지 않네.

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[1번 서버 현황]

아직 8번 고객님의 서비스가 끝나지 않았습니다!

[2번 서버 현황]

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고객 번호 : 10번 고객님

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[3번 서버 현황]

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[4번 서버 현황]

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고객이 오기를 대기 중입니다!

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현재시각 : 10분

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고객 번호 : 11번 고객님

들어온 시간 : 10분

서비스 시간 : 3분

고객11 : 2번 서버에 줄도 없고 서비스 하지 않네.

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[1번 서버 현황]

아직 8번 고객님의 서비스가 끝나지 않았습니다!

[2번 서버 현황]

[2번 서버님 서비스 시작]

고객 번호 : 11번 고객님

서비스 시작 시간 : 10분

대기시간 : 0분

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[3번 서버 현황]

고객이 오기를 대기 중입니다!

[4번 서버 현황]

고객이 오기를 대기 중입니다!

[5번 서버 현황]

고객이 오기를 대기 중입니다!

[마감시간까지의 통계 출력]

서비스를 받은 고객수 : 12명

전체 대기 시간 : 0분

1인당 평군 대기 시간 : 0.000000분

아직 대기중인 고객수 : 0

-> [1번 서버님]

총 일한 시간 : 6분

총 대기 시간 : 1분

마감시간이므로 고객 8님의 남은 업무 1분은 다음 날로 넘기겠습니다!

-> [2번 서버님]

총 일한 시간 : 4분

총 대기 시간 : 4분

마감시간이므로 고객 11님의 남은 업무 2분은 다음 날로 넘기겠습니다!

-> [3번 서버님]

총 일한 시간 : 2분

총 대기 시간 : 7분

-> [4번 서버님]

총 일한 시간 : 4분

총 대기 시간 : 5분

-> [5번 서버님]

총 일한 시간 : 4분

총 대기 시간 : 5분

소스

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
#define TRUE 1
#define FALSE 0
 
#define MAX_SERVER_SIZE 5
#define MAX_QUEUE_SIZE 100
 
FILE* fp;
 
typedef struct {
    int id;
    int arrival_time;
    int service_time;
} element;
 
typedef struct {
    element queue[MAX_QUEUE_SIZE];
    int front, rear;
} QueueType;
 
typedef struct {
    int id;
    int waited_time;
    int service_total_time;
    int service_time;
 
    element customerIDserving;    // 현재 서비스 받고 있는 고객
    QueueType waitingQueue;
} ServerElement;
 
typedef struct {
    ServerElement queue[MAX_QUEUE_SIZE];
    int front, rear;
} ServerQueue;
 
ServerQueue serverQueue;
int serverCnt = 0;
 
void error(const char *msg) { printf("[Error] %s\n\n", msg); fprintf(fp, "[Error] %s\n\n", msg); }
 
// 큐 삽입함수
// q : 큐 배열을 관리하는 구조체 포인터 변수
// item : 집어넣을 element, 고객의 정보가 담긴 변수
void enqueue(QueueType *q, element item)
{
    if (isOver(q))
        error("큐가 포화상태입니다");
    q->rear = (q->rear + 1) % MAX_QUEUE_SIZE;
    q->queue[q->rear] = item;
}
 
void enqueueServer(ServerQueue *q, ServerElement item)
{
    if (isOver(q))
        error("서버큐가 포화상태입니다");
    q->rear = (q->rear + 1) % MAX_QUEUE_SIZE;
    q->queue[q->rear] = item;
}
 
// 삭제 함수
element dequeue(QueueType *q)
{
    if (isEmpty(q))
        error("큐가 공백상태입니다");
    q->front = (q->front + 1) % MAX_QUEUE_SIZE;
    return q->queue[q->front];
}
 
ServerElement dequeueServer(ServerQueue *q)
{
    if (isEmpty(q))
        error("서버큐가 공백상태입니다");
    q->front = (q->front + 1) % MAX_QUEUE_SIZE;
    return q->queue[q->front];
}
 
// 큐가 비어있는지 확인해주는 함수
int isEmpty(QueueType *q)
{
    return (q->front == q->rear);
}
 
int isEmptyServer(ServerQueue *q)
{
    return (q->front == q->rear);
}
 
// 큐가 꽉 찼는지 확인해주는 함수
int isOver(QueueType *q)
{
    return ((q->rear + 1) % MAX_QUEUE_SIZE == q->front);
}
 
int isOverServer(ServerQueue *q)
{
    return ((q->rear + 1) % MAX_QUEUE_SIZE == q->front);
}
 
 
// 0~1 사이 난수 제네레이터 함수
double getRandom()
{
    return rand() / (double)RAND_MAX;
}
 
// 시뮬레이션 변수들
int duration = 10;            // 시뮬레이션 시간
double arrival_prob = 0.7;    // 하나의 시간 단위에 도착하는 평균 고객의 수
int max_serv_time = 5;        // 하나의 고객에 대한 최대 서비스 시간
int clock = 0;                // 프로그램 상에서 흐르는 현재 시간
 
// 시뮬레이션 결과 변수들
int customers = 0;                // 전체고객수
int served_customers = 0;        // 서비스받은 고객수
int waited_time = 0;            // 고객들이 기다린 시간
 
 
// 랜덤 숫자로 고객이 도착했는지 도착하지 않았는지를 알려주는 함수
int is_customer_arrived()
{
    if (getRandom() < arrival_prob)
        return TRUE;
    else
        return FALSE;
}
 
// 새로운 Customer을 대기줄 큐에 삽입하는 함수
void insert_customer(int arrival_time, QueueType* queue)
{
    element customer;
    customer.id = customers++;
    customer.arrival_time = arrival_time;
    customer.service_time = (int)(max_serv_time * getRandom()) + 1;
 
    enqueue(queue, customer);
 
    printf("고객 번호 : %d번 고객님\n", customer.id);
    printf("들어온 시간 : %d분\n", customer.arrival_time);
    printf("서비스 시간 : %d분\n", customer.service_time);
 
    fprintf(fp, "고객 번호 : %d번 고객님\n", customer.id);
    fprintf(fp, "들어온 시간 : %d분\n", customer.arrival_time);
    fprintf(fp, "서비스 시간 : %d분\n", customer.service_time);
}
 
// 큐에서 기다리는 고객을 꺼내어 고객의 서비스 시간을 반환한다.
int remove_customer(ServerElement* serverElement)
{
    int service_time = 0;
    element customer;
 
    if (isEmpty(&serverElement->waitingQueue)) return 0;
    
    customer = dequeue(&serverElement->waitingQueue);
    service_time = customer.service_time - 1;
    served_customers++;
    waited_time += clock - customer.arrival_time;
 
    printf("[%d번 서버님 서비스 시작]\n", serverElement->id);
    printf("고객 번호 : %d번 고객님\n", customer.id);
    printf("서비스 시작 시간 : %d분\n", clock);
    printf("대기시간 : %d분\n", clock - customer.arrival_time);
 
    fprintf(fp, "[%d번 서버님 서비스 시작]\n", serverElement->id);
    fprintf(fp, "고객 번호 : %d번 고객님\n", customer.id);
    fprintf(fp, "서비스 시작 시간 : %d분\n", clock);
    fprintf(fp, "대기시간 : %d분\n", clock - customer.arrival_time);
    fprintf(fp, "==================================\n");
    
    serverElement->customerIDserving.id = customer.id;
    serverElement->customerIDserving.arrival_time = clock;
    serverElement->customerIDserving.service_time = customer.service_time;
    return service_time;
}
 
// 통계치를 출력한다.
void print_stat()
{
    int i;
 
    printf("\n[마감시간까지의 통계 출력]\n");
    printf("서비스를 받은 고객수 : %d명\n",
        served_customers);
    printf("전체 대기 시간 : %d분\n", waited_time);
    printf("1인당 평군 대기 시간 : %f분\n",
        (double)waited_time / served_customers);
    printf("아직 대기중인 고객수 : %d\n\n",
        customers - served_customers);
 
    fprintf(fp, "\n[마감시간까지의 통계 출력]\n");
    fprintf(fp, "서비스를 받은 고객수 : %d명\n",
        served_customers);
    fprintf(fp, "전체 대기 시간 : %d분\n", waited_time);
    fprintf(fp, "1인당 평군 대기 시간 : %f분\n",
        (double)waited_time / served_customers);
    fprintf(fp, "아직 대기중인 고객수 : %d\n\n",
        customers - served_customers);
 
    for (i = serverQueue.front + 1; i <= serverQueue.rear; i++) {
 
        printf("-> [%d번 서버님]\n", serverQueue.queue[i].id);
        printf("총 일한 시간 : %d분\n", serverQueue.queue[i].service_total_time);
        printf("총 대기 시간 : %d분\n", serverQueue.queue[i].waited_time);
 
        fprintf(fp, "-> [%d번 서버님]\n", serverQueue.queue[i].id);
        fprintf(fp, "총 일한 시간 : %d분\n", serverQueue.queue[i].service_total_time);
        fprintf(fp, "총 대기 시간 : %d분\n", serverQueue.queue[i].waited_time);
 
        if (serverQueue.queue[i].customerIDserving.id > -1) {
            // 서비스 받는 고객이 있음!
            if (serverQueue.queue[i].service_time > 0) {
                printf("마감시간이므로 고객 %d님의 남은 업무 %d분은 다음 날로 넘기겠습니다!\n",
                    serverQueue.queue[i].customerIDserving.id,
                    serverQueue.queue[i].service_time);
 
                fprintf(fp, "마감시간이므로 고객 %d님의 남은 업무 %d분은 다음 날로 넘기겠습니다!\n",
                    serverQueue.queue[i].customerIDserving.id,
                    serverQueue.queue[i].service_time);
            }
            else {
                printf("현재 시간에 정확히 끝남!\n");
                fprintf(fp, "현재 시간에 정확히 끝남!\n");
            }
        }
 
        printf("\n");
        fprintf(fp, "\n");
    }
}
 
// 시뮬레이션 프로그램
void main()
{
    int i; // 루프용 변수
 
    fopen_s(&fp, "result.txt", "w");
 
    // 서버들 생성
    serverCnt = MAX_SERVER_SIZE;
    ServerElement serverElement[MAX_SERVER_SIZE];
 
    for (i = 0; i < serverCnt; i++) {
        serverElement[i].id = i + 1;
        serverElement[i].waited_time = 0;
        serverElement[i].service_total_time = 0;
        serverElement[i].service_time = 0;
 
        serverElement[i].waitingQueue.front = 0;
        serverElement[i].waitingQueue.rear = 0;
 
        enqueueServer(&serverQueue, serverElement[i]);
    }
 
    while (clock++ < duration) {
        printf("\n[현재 시각 알림]\n현재시각 : %d분\n\n", clock);
        fprintf(fp, "\n[현재 시각 알림]\n현재시각 : %d분\n\n", clock);
        
        for (i = 0; i < 3; i++) {
            if (is_customer_arrived()) {
                
                printf("[고객 알림]\n");
                fprintf(fp, "[고객 알림]\n");
 
                int insertFlag = FALSE;
                // 첫 번째 서버부터 사람들은 탐색함. 왜냐하면 그 순으로 가깝기 때문이다.
                // 첫번째로, 자기가 서비스를 받을 수 있으면 그 줄로 감
                for (i = serverQueue.front + 1; i <= serverQueue.rear; i++) {
                    if (serverQueue.queue[i].customerIDserving.id == -1 && isEmpty(&serverQueue.queue[i].waitingQueue)) {
                        insert_customer(clock, &serverQueue.queue[i].waitingQueue);
                        printf("고객%d : %d번 서버에 줄도 없고 서비스 하지 않네.\n", serverQueue.queue[i].waitingQueue.queue[serverQueue.queue[i].waitingQueue.rear].id, i);
                        fprintf(fp, "고객%d : %d번 서버에 줄도 없고 서비스 하지 않네.\n", serverQueue.queue[i].waitingQueue.queue[serverQueue.queue[i].waitingQueue.rear].id, i);
                        insertFlag = TRUE;
                        break;
                    }
                }
 
                // 두번째로 전부 서비스 중인 경우, 제일 적은 줄로 이동함.
                if (!insertFlag) {
                    int min = 0;
                    int minIndex = 0;
 
                    for (i = serverQueue.front + 1; i <= serverQueue.rear; i++) {
                        if (serverQueue.queue[i].waitingQueue.rear - serverQueue.queue[i].waitingQueue.front <= min) {
                            min = serverQueue.queue[i].waitingQueue.rear - serverQueue.queue[i].waitingQueue.front;
                            minIndex = i;
                            break;
                        }
                    }
 
                    insert_customer(clock, &serverQueue.queue[minIndex].waitingQueue);
                    printf("고객%d : %d번 서버에 줄이 %d명으로 제일 적네. 저기로 가야겠다.\n",
                        serverQueue.queue[minIndex].waitingQueue.queue[serverQueue.queue[minIndex].waitingQueue.rear].id,
                        minIndex, min);
                    fprintf(fp, "고객%d : %d번 서버에 줄이 %d명으로 제일 적네. 저기로 가야겠다.\n",
                        serverQueue.queue[minIndex].waitingQueue.queue[serverQueue.queue[minIndex].waitingQueue.rear].id,
                        minIndex, min);
                }
 
                printf("==================================\n");
                fprintf(fp, "==================================\n");
            }
        }
 
        for (i = serverQueue.front + 1; i <= serverQueue.rear; i++) {
            printf("[%d번 서버 현황]\n", serverQueue.queue[i].id);
            fprintf(fp, "[%d번 서버 현황]\n", serverQueue.queue[i].id);
            if (serverQueue.queue[i].service_time > 0) {
                if (serverQueue.queue[i].customerIDserving.id > -1) {
                    printf("아직 %d번 고객님의 서비스가 끝나지 않았습니다!\n", serverQueue.queue[i].customerIDserving.id);
                    fprintf(fp, "아직 %d번 고객님의 서비스가 끝나지 않았습니다!\n", serverQueue.queue[i].customerIDserving.id);
                }
                serverQueue.queue[i].service_time--;
                serverQueue.queue[i].service_total_time++;
            }
            else {
                // 현재 서비스가 끝남.
                // 현재 줄에 아무도 없고 양 옆 줄에 대기 사람이 있으면 불러들임!
                if (isEmpty(&serverQueue.queue[i].waitingQueue)) {
                    if (i == serverQueue.front + 1) {
                        // 맨 첫 번째 큐는 2번째 줄 확인하고 불러들임!
                        if (!isEmpty(&serverQueue.queue[i + 1].waitingQueue)) {
                            printf("%d 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~\n", i);
                            fprintf(fp, "%d 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~\n", i);
                            enqueue(&serverQueue.queue[i].waitingQueue, dequeue(&serverQueue.queue[i + 1].waitingQueue));
                        }
                    }
                    else if (i == serverQueue.rear) {
                        // 맨 마지막 큐는 그 전 줄 확인하고 불러들임!
                        if (!isEmpty(&serverQueue.queue[i - 1].waitingQueue)) {
                            printf("%d 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~\n", i);
                            fprintf(fp, "%d 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~\n", i);
                            enqueue(&serverQueue.queue[i].waitingQueue, dequeue(&serverQueue.queue[i - 1].waitingQueue));
                        }
                    }
                    else {
                        // 그 둘이 아니라면, 랜덤으로 양 옆에 불러옴!
                        if (!isEmpty(&serverQueue.queue[i - 1].waitingQueue)) {
                            printf("%d 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~\n", i);
                            fprintf(fp, "%d 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~\n", i);
                            enqueue(&serverQueue.queue[i].waitingQueue, dequeue(&serverQueue.queue[i - 1].waitingQueue));
                        }
                        else if (!isEmpty(&serverQueue.queue[i + 1].waitingQueue)) {
                            printf("%d 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~\n", i);
                            fprintf(fp, "%d 서버 : 옆 손님 이쪽으로 와주세요~\n", i);
                            enqueue(&serverQueue.queue[i].waitingQueue, dequeue(&serverQueue.queue[i + 1].waitingQueue));
                        }
                    }
                }
        
 
                serverQueue.queue[i].service_time = remove_customer(&serverQueue.queue[i]);
 
                if (serverQueue.queue[i].service_time == 0) {
                    printf("고객이 오기를 대기 중입니다!\n");
                    fprintf(fp, "고객이 오기를 대기 중입니다!\n");
                    serverQueue.queue[i].waited_time++;
                    serverQueue.queue[i].customerIDserving.id = -1;
                }
            }
            printf("\n");
            fprintf(fp, "\n");
        }
    }
 
    // 잔여 고객을 모두 돌려보낸다.
    print_stat();
 
    fclose(fp);
}