电梯控制系统程序设计背景

电梯控制系统程序设计旨在通过C++编程实现电梯的模拟功能，使用户能够选择上行或下行，并输入要进入的楼层，程序将模拟电梯运行过程并显示经过的每一楼层层数。同时，要求电梯的输入和运行有一定的限制条件，并且在显示楼层时具有一定的延迟效果，以及能在开始运行时显示当前日期。

基本功能要求：

提供用户界面，让用户选择上行或下行操作，并输入要进入的楼层。
对用户输入的楼层号进行合法性检查，确保上行时输入的楼层号不小于当前楼层，下行时输入的楼层号不大于当前楼层。
模拟电梯的运行过程，显示经过的每一楼层层数，并在最终停靠的楼层的输出形式上加以突出显示。
在电梯开始运行时，显示当前日期。
程序运行直到用户关闭窗口，即电梯一旦开始运作就会持续运行。

类结构图

有专门的软件去制作UML图，这里我们就采用Vistual Studio来得到UML图。

可通过搜索框搜索Vistual Studio Installer，另外一种通过VS里面的顶部导航栏：工具——>获取工具和能力打开。

勾选并下载，VS会重启，完成后再次打开。

在单个组件中搜索"类设计器"。

再次修改即可，然后就能使用VS来得到UML图了。

右键点击解决方案资源管理器，点击查看，查看类图。

程序设计

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <ctime>
using namespace std;

class ELEVATOR {
private:
    int now_floor_e;
    int now_floor_p;
    int want_floor;

    bool choice;             //上下行
    std::vector<int> floor_history; // 记录经过的楼层

public:
    int all_floor;
    ELEVATOR() {
        now_floor_e = 1;   //表示电梯当前所在的楼层
        now_floor_p = 1;   //表示乘客在电梯内的当前楼层
        want_floor = 1;    //表示乘客想要去的楼层
        all_floor = 10; 
        choice = true;     
    }

    int start() {
        displayDate();                                //首先显示当前日期和时间

        bool continueFlag = true;
        while (continueFlag) {
            ask();
            arriave_now_floor_p();
            get_choice();
            get_floor();
            arriave_want_floor();

            cout << "是否继续进行？(输入3退出,否则继续)：";   //非3即为继续
            int choice;
            cin >> choice;
            if (choice == 3) {
                continueFlag = false;
            }
        }

        saveFloorHistory();

        return 0;
    }

    void ask() {
        cout << "目前最高层为" << all_floor << "层，欢迎使用！！" << endl;
        cout << "请输入您当前所在的楼层：";
        cin >> now_floor_p;
    }

    void arriave_now_floor_p() {
        cout << "电梯从 " << now_floor_e << " 层到达 " << now_floor_p << " 层" << endl;
        now_floor_e = now_floor_p;
    }

    bool get_choice() {
        cout << "请选择上行(1)或下行(0)：";
        cin >> choice;
        return choice;
    }

    void get_floor() {
        cout << "请输入您要前往的楼层：";
        cin >> want_floor;

        while (judge() == -1) {
            cout << "输入不合法！请重新输入：" << endl;
            cin >> want_floor;
        }
    }

    int judge() {
        if (choice && want_floor < now_floor_e) {
            cout << "不合法！目标楼层不能比当前楼层小。" << endl;
            return -1;
        }
        else if (!choice && want_floor > now_floor_e) {
            cout << "不合法！目标楼层不能比当前楼层大。" << endl;
            return -1;
        }

        return 0;
    }

    void arriave_want_floor() {
        cout << "电梯开始运行..." << endl;

        if (choice) {
            for (int floor = now_floor_e; floor <= want_floor; floor++) {
                now_floor_e = floor;
                displayFloor();
                this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(500));
                floor_history.push_back(floor);
            }
        }
        else {
            for (int floor = now_floor_e; floor >= want_floor; floor--) {
                now_floor_e = floor;
                displayFloor();
                this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(500));
                floor_history.push_back(floor);
            }
        }

        cout << "电梯到达目标楼层：" << now_floor_e << " 层" << endl;
    }

    void displayFloor() {
        cout << "电梯经过 " << now_floor_e << " 层" << endl;
    }

    void displayDate() {
        time_t now = time(0);
        tm localTime;
        localtime_s(&localTime, &now);
        char buffer[80];
        strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", &localTime);
        cout << "当前日期和时间：" << buffer << endl;
    }
        void saveFloorHistory() {
        std::ofstream file("floor_history.txt");
        if (file.is_open()) {
            time_t now = time(0);
            tm localTime;
            localtime_s(&localTime, &now);
            char buffer[80];
            strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", &localTime);

            file << "[" << buffer << "] (起始时间)\n";

            for (int floor : floor_history) {
                file << floor << "\n";
            }

            file.close();
            cout << "楼层历史记录已保存到文件。" << endl;
        }
        else {
            cout << "无法打开文件来保存楼层历史记录。" << endl;
        }
    }
};


class ExpressElevator : public ELEVATOR {
public:
    ExpressElevator() {
        all_floor = 20; // 设置更高的最高层数
    }

};

int main() {
    ELEVATOR elevator;
    elevator.start();

    ExpressElevator expressElevator;
    expressElevator.start();

    return 0;
}

程序释义

程序设计实现了一个简单的电梯系统。代码包含了一个名为 ELEVATOR 的类和一个继承自 ELEVATOR 的类 ExpressElevator。

ELEVATOR 类的私有成员变量包括：

now_floor_e：电梯当前所在的楼层。
now_floor_p：乘客在电梯内的当前楼层。
want_floor：乘客想要去的楼层。
choice：表示上行或下行的选择。
floor_history：记录经过的楼层的向量。

ELEVATOR 类的公有成员函数包括：

start()：开始电梯系统的运行。
ask()：询问乘客所在的楼层。
arriave_now_floor_p()：模拟电梯从当前楼层到达乘客所在楼层。
get_choice()：让乘客选择上行或下行。
get_floor()：询问乘客要前往的楼层。
judge()：判断输入的楼层是否合法。
arriave_want_floor()：模拟电梯从当前楼层运行到目标楼层。
displayFloor()：显示经过的楼层信息。
displayDate()：显示当前日期和时间。
saveFloorHistory()：将楼层历史记录保存到文件中。

ExpressElevator 类是 ELEVATOR 类的子类，它在构造函数中将 all_floor 变量设置为更高的楼层数，表示快速电梯可以到达更高的楼层。

在 main 函数中，创建了一个 ELEVATOR 对象 elevator 和一个 ExpressElevator 对象 expressElevator，并分别调用它们的 start() 方法开始运行电梯系统。

整个程序的执行流程是：首先显示当前日期和时间，然后进入一个循环，循环中询问乘客所在楼层，模拟电梯运行到乘客所在楼层，然后询问乘客要前往的楼层，并模拟电梯运行到目标楼层。循环结束后，将楼层历史记录保存到文件中。

运行展示

图1 电梯控制系统效果图

图2 floor_history.txt页面

总结与体会

本设计针对电梯系统的功能需求进行了实现，主要完成了以下工作：

（1）系统功能设计包括：

输入当前楼层和目标楼层。
根据输入判断电梯运行方向。
电梯运行至目标楼层，并记录经过的楼层。
可以选择继续进行或退出系统。
保存楼层历史记录到文件。

（2）系统软件设计由以下组成：

ELEVATOR类：定义了电梯的属性和方法，包括当前楼层、目标楼层、最高楼层、运行方向、楼层历史记录等。
ExpressElevator类：继承自ELEVATOR类，可以设置更高的最高楼层数。
start()方法：控制整个电梯系统的流程，包括用户输入、电梯运行、保存楼层历史记录等。
其他辅助方法：如输入验证、显示楼层、显示日期和时间等。
本次设计利用了C++的面向对象编程思想和相关库函数，包括iostream、fstream、vector、chrono、thread、ctime等。

（3）完成系统调试：

在设计中，已经添加了基本的输入验证和错误提示机制，并进行了简单的调试和测试。然而，仍然有几处地方需要完善，具体包括：错误处理：对于非法输入或错误操作，需要给出更具体和友好的提示信息，并提供重新输入的机制。功能扩展：根据具体需求，可以添加更多的功能和特性，如静态数据、常数据、动态创建数组或vector模板的应用、继承与派生、多态和文件流等。

C++课程设计：电梯控制系统程序设计