Random Number Generation and Single-Server Simulation

 

排隊，隨機，模擬；

Note that the theoretical answer for the mean queue length seen by an arriving customerin this system is given by h/(a–h) where h is the mean service time of a customer, and a is the mean time between arrivals of successive customers.

 

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <math.h>
4. #include <limits.h>
5. #define NEW(type) (type *) malloc(sizeof(type))
6. #define ARRIVAL 1
7. #define DEPARTURE 2
8. /* Event by event simulation of a single server queue with infinite
9. waiting room */
10. int
11.     gmt, /* absolute time */
12.     q, /* number of customers in the system */
13.     narr, /* number of arrivals */
14.     q_sum, /* sum of queue lengths at arrival instants */
15.     iat, /* mean interarrival time */
16.     service_time, /* mean holding time */
17.     total_events; /* number of events to be simulated */
18. long
19.     seed; /* seed for the random number generator */
20. typedef struct schedule_info *point;
21. typedef struct schedule_info{
22.     int time; /* Time that event occurs */
23.     int event_type; /* Type of event */
24.     point next; /* Pointer to next item in list */
25. } EVENTLIST;
26. point head,tail; 
27. int act();
28. int negexp(int);
29. void arrival();
30. void departure();
31. void schedule(int, int);
32. void sim_init(); 
33. /**********************************************************************/
34. void main()
35. {
36.     sim_init();
37.     while (narr < total_events){
38.         switch (act()){
39. case ARRIVAL:
40.     arrival();
41.     break;
42. case DEPARTURE:
43.     departure();
44.     break;
45. default:
46.     printf("error in act procedure/n");
47.     exit(1);
48.     break;
49.         } /* end switch */
50.     } /* end while */
51.     printf("The mean queue length seen by arriving customers is:%8.4f/n",((float) q_sum) / narr); 
52.   
53. } /* end main */ 
55. /**********************************************************************/
56. int negexp(int mean) /* returns a negexp rv with mean ‘mean’ */
57. {
58. //Generate negative-exponentially distributed random numbers with linux C fuctions
59.     return ( (int)(- log(drand48()) * mean + 0.5) );
60. }
61. /**********************************************************************/
62. void arrival() /* a customer arrives */
63. {
64.     narr += 1; /* keep tally of number of arrivals */
65.     q_sum += q;
66.     schedule(negexp(iat), ARRIVAL); /* schedule the next arrival */
67.     q += 1;
68.     if (q == 1)
69.         schedule(negexp(service_time), DEPARTURE);
70. }
71. /**********************************************************************/
72. void departure() /* a customer departs */
73. {
74.     q -= 1;
75.     if (q > 0) schedule(negexp(service_time), DEPARTURE);
76. }
77. /**********************************************************************/
78. void schedule(int time_interval, int event)
79. /* Schedules an event of type */
80. /* ’event’ at time ’time_interval’ in the future */
81. {
82.     int event_time;
83.     point x, t;
84.     event_time = gmt + time_interval;
85.     t = NEW(EVENTLIST);
86.     for(x=head ; x->next->time<event_time && x->next!=tail ; x=x->next);
87.     t->time = event_time;
88.     t->event_type = event;
89.     t->next = x->next;
90.     x->next = t;
91. }
92. /**********************************************************************/
93. int act() /* find the next event and go to it */
94. {
95.     int type;
96.     point x;
97.     gmt = head->next->time; /* step time forward to the next event */
98.     type = head->next->event_type; /* Record type of this next event */
99.     x = head->next; /* Delete event from linked list */
100.     head->next = head->next->next;
101.     free(x);
102.     return type; /* return value is type of the next event */
103. } 
104. /**********************************************************************/
105. void sim_init()
106. /* initialise the simulation */
107. {
108.     printf("/nenter mean interarrival time and mean service time/n");
109.     scanf("%d%d", &iat, &service_time);
110.     printf("enter the total number of customers to be simulated/n");
111.     scanf("%d", &total_events);
112.     printf("enter the seed/n");
113.     scanf("%ld", &seed);
114.     srand48(seed);
115.     head = NEW(EVENTLIST);
116.     tail = NEW(EVENTLIST);
117.     head->next = tail;
118.     tail->next = tail;
119.     q = 0;
120.     narr = 0;
121.     q_sum = 0;
122.     schedule(negexp(iat), ARRIVAL); /* schedule the first arrival */
123. }