Fortran 语言 排队论应用实战

Fortran阿木 发布于 2025-06-21 7 次阅读


摘要:

排队论是运筹学的一个重要分支,广泛应用于服务行业、交通管理、通信系统等领域。Fortran 语言作为一种历史悠久的编程语言,在科学计算领域有着广泛的应用。本文将围绕Fortran 语言在排队论应用实战中的代码实现,详细介绍排队论的基本概念、常用模型以及Fortran 代码实现方法。

一、

排队论是研究服务系统中的顾客排队现象及其规律的一门学科。在现实生活中,排队现象无处不在,如银行、医院、超市等。排队论的研究有助于优化服务系统,提高顾客满意度,降低运营成本。Fortran 语言因其高效的数值计算能力,在排队论的应用中具有独特的优势。

二、排队论基本概念

1. 排队系统模型

排队系统模型主要包括以下要素:

(1)顾客源:顾客的来源,如自然到达、预约等。

(2)服务台:提供服务的设施,如窗口、柜台等。

(3)排队规则:顾客在服务台前的排队规则,如先到先服务(FIFO)、后到先服务(LIFO)等。

(4)服务规则:服务台提供服务的规则,如单服务台、多服务台等。

2. 排队系统参数

排队系统参数主要包括以下几种:

(1)到达率λ:单位时间内到达的顾客数。

(2)服务率μ:单位时间内服务台完成服务的顾客数。

(3)顾客数N:排队系统中顾客的数量。

(4)排队长度L:排队系统中顾客的排队长度。

三、常用排队论模型

1. M/M/1 模型

M/M/1 模型是一种最简单的排队系统模型,其中 M 表示顾客到达和服务时间服从负指数分布,1 表示单服务台。该模型的主要参数有到达率λ、服务率μ和顾客数N。

2. M/M/c 模型

M/M/c 模型是 M/M/1 模型的推广,其中 c 表示服务台数量。该模型适用于多服务台排队系统。

3. M/G/1 模型

M/G/1 模型是一种顾客到达服从负指数分布,服务时间服从一般分布的排队系统模型。

四、Fortran 语言在排队论应用实战中的代码实现

以下以 M/M/1 模型为例,介绍 Fortran 语言在排队论应用实战中的代码实现。

fortran

program mm1_model


implicit none


! 定义参数


real :: lambda, mu, t, t_end, time_step


integer :: n_customers, i


! 初始化参数


lambda = 1.0 ! 到达率


mu = 2.0 ! 服务率


t = 0.0 ! 当前时间


t_end = 10.0 ! 结束时间


time_step = 0.1 ! 时间步长


n_customers = 0 ! 顾客数

! 循环模拟


do while (t < t_end)


! 顾客到达


if (rand() < lambda time_step) then


n_customers = n_customers + 1


end if

! 服务顾客


if (n_customers > 0) then


n_customers = n_customers - 1


end if

! 更新时间


t = t + time_step


end do

! 输出结果


print , 'Total customers:', n_customers


end program mm1_model


五、总结

本文介绍了 Fortran 语言在排队论应用实战中的代码实现。通过模拟 M/M/1 模型,展示了 Fortran 语言在排队论研究中的应用。在实际应用中,可以根据具体需求,对模型进行修改和扩展,以适应不同的排队系统。

(注:以上代码仅供参考,实际应用中可能需要根据具体情况进行调整。)