區(qū)間編碼方法在計費(fèi)程序中的應(yīng)用

許伶俐+董會蘭

摘要：針對分段收費(fèi)系統(tǒng)中程序邏輯結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)升級困難等問題，提出了一種在計費(fèi)程序中運(yùn)用區(qū)間編碼的方法，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，闡述了區(qū)間編碼應(yīng)用原理，給出了區(qū)間基于區(qū)間編碼的編程模型，并對區(qū)間編碼方法的性能和優(yōu)勢進(jìn)行了討論。該方法可顯著改善程序的邏輯結(jié)構(gòu)，方面計費(fèi)程序維護(hù)和升級。

關(guān)鍵詞：區(qū)間編碼；計費(fèi)程序；程序設(shè)計

中圖分類號：TP301

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2015）003-0034-02

0 引言

日常生活中，很多計費(fèi)系統(tǒng)在不同時間段有不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，例如電話通信計費(fèi)、出租車計費(fèi)、停車場收費(fèi)和網(wǎng)吧計費(fèi)等，在不同時段使用服務(wù)需要支付的費(fèi)用往往相差較大。這些收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)學(xué)上可使用分段函數(shù)來表示，但在使用編程語言實(shí)現(xiàn)時，需要比較復(fù)雜的分支選擇結(jié)構(gòu)來描述[1]，當(dāng)計費(fèi)系統(tǒng)劃分的收費(fèi)區(qū)間較多時，程序的邏輯將變得非常復(fù)雜，如果程序設(shè)計使用了大量的“if… else…”選擇語句，那么程序的可讀性將變得極差[2-3]，這不利于收費(fèi)系統(tǒng)的維護(hù)和升級。為此，本文提出了一種區(qū)間編碼方法，可以有效簡化程序設(shè)計，給計費(fèi)系統(tǒng)的維護(hù)和升級帶來方便。

1 算法設(shè)計

本文結(jié)合某停車場收費(fèi)實(shí)例詳述算法原理，停車場收費(fèi)規(guī)則如下：

將一晝夜劃分為兩個收費(fèi)時間段：（T0，T1）和（T1，T0），例如白天計費(fèi)時段（6：00-22：00）和夜晚計費(fèi)時段（22：00-6：00）。不同區(qū)間有不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)間（T0，T1）：第一計費(fèi)時間單位收費(fèi)x元，每超過一個計費(fèi)單位按y元收費(fèi)；區(qū)間（T1，T0）：統(tǒng)一收費(fèi)z元，不論時間長短。

對于停車超過一個晝夜的情況，整個晝夜計費(fèi)為區(qū)間（T0，T1）和區(qū)間 （T1，T0）的計費(fèi)之和，不足一晝夜的部分，依照上述規(guī)則按實(shí)際情況進(jìn)行收費(fèi)。在上述計費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)中，停車不滿一個計費(fèi)時間單位的按一個計費(fèi)時間單位計費(fèi)。

1.1 區(qū)間模型

根據(jù)上述收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，一晝夜以24小時制表示，將00：00作為晝夜分界點(diǎn)[4]，其極坐標(biāo)如圖1所示。由于晝夜分界點(diǎn)的存在，實(shí)際上兩個收費(fèi)區(qū)間被劃分為3個收費(fèi)區(qū)間，即（T0，T1）、（T1，Td）和區(qū)間（Td，T0）。

1.2 計費(fèi)區(qū)間編碼

根據(jù)一晝夜計費(fèi)區(qū)間劃分情況，對每個計費(fèi)區(qū)間進(jìn)行二進(jìn)制行編碼[5]。本計費(fèi)系統(tǒng)中有3個計費(fèi)區(qū)間，需要兩位二進(jìn)制數(shù)來進(jìn)行編碼。對于有N個計費(fèi)區(qū)間的情況，編碼位數(shù)i與N滿足約束表達(dá)式：2i-1

對于任意的停車開始時間和停車結(jié)束時間都落在三者之中的任意一個區(qū)間，因此可以用一個區(qū)間對來表征一次停車，區(qū)間對用四位二進(jìn)制數(shù)表示前兩位代表停車開始時間所在區(qū)間，后兩位代表收費(fèi)結(jié)束時間所在區(qū)間，三區(qū)間的任意組合形成的區(qū)間對集合包括了所有計費(fèi)情況。窮舉每一種組合可以得出每一種收費(fèi)情況的編碼和計費(fèi)表達(dá)式，收費(fèi)編碼如表3所示。

2 編程模型

根據(jù)計費(fèi)編碼，可設(shè)計清晰的編程步驟，整個算法流程如圖2所示。整個程序設(shè)計基于switch分支選擇結(jié)構(gòu)，首先計算t0～t1時間間隔內(nèi)包含整個晝夜的數(shù)目，即時間間隔除24小時所得的商數(shù)，根據(jù)商數(shù)計算整晝夜收費(fèi)價格，然后根據(jù)t0、t1所在區(qū)間確定收費(fèi)編碼進(jìn)而確定要采用的計費(fèi)表達(dá)式，根據(jù)計費(fèi)表達(dá)式計算不足一晝夜部分的計費(fèi)價格，最后將與上述整晝夜收費(fèi)價格相加得到總的收費(fèi)價格。

計費(fèi)編碼占4bit，可選用一個字節(jié)表示。例如停車開始時間為09：00，結(jié)束時間是當(dāng)天23：00的情況，根據(jù)區(qū)間編碼，開始時間對應(yīng)的區(qū)間碼為01，結(jié)束時間對應(yīng)的區(qū)間碼為10，因此計費(fèi)編碼為（0b00000001<<2）+0b00000010 ，即0110，值為6。

3 性能分析

與普通分段收費(fèi)算法相比，引入?yún)^(qū)間編碼方法可以有效改善計費(fèi)算法設(shè)計，利用區(qū)間排列組合方法，可以窮舉任意一種收費(fèi)情況，防止遺漏；對區(qū)間進(jìn)行編碼后，在設(shè)計程序時，使用switch…case…語句替代if…else…語句，同時利用switch語句的順序執(zhí)行特性，對相同的收費(fèi)表達(dá)式進(jìn)行合并。以上述停車場計費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為例，使用區(qū)間編碼方法，至少可以省去12個“if…else…”語句對，極大改善了程序的邏輯結(jié)構(gòu)保證了程序的可讀性；同時該算法具有很好的可擴(kuò)展性，當(dāng)計費(fèi)區(qū)間增多，只需增加區(qū)間的編碼位數(shù)即可容納增加的計費(fèi)區(qū)間。隨著區(qū)間增多，區(qū)間編碼方法對計費(fèi)算法的輔助設(shè)計效果愈加明顯。

4 結(jié)語

本文主要闡述區(qū)間編碼方法在計費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用原理，所涉及的停車場收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)際運(yùn)用中的一個計費(fèi)系統(tǒng)特例，在其它收費(fèi)場合可能并不適用，例如收費(fèi)規(guī)則中沒有考慮不同區(qū)間之間的緩沖時間問題，但它具有分段收費(fèi)問題的一般特性，并不妨礙區(qū)間編碼方法的運(yùn)用。對于其它分段計費(fèi)系統(tǒng)，可參照本文應(yīng)用原理設(shè)計收費(fèi)程序，改善程序的邏輯結(jié)構(gòu)，方便計費(fèi)系統(tǒng)的維護(hù)和升級。

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（責(zé)任編輯：孫 娟）