計算機模擬方法解決停車策略問題的實現

戴勇 任予菲

隨著時代發展，計算機模擬被越來越廣泛地運用在工業、航天等領域。為了初步體現計算機模擬方法的實現，文章引入了停車策略的選擇問題，用計算機模擬尋找最佳停車策略，該問題描述如下：

開車去人流集中的地方停車，策略的選擇是往往是十分困難的。假設停車場是一維的，車位大小與間距均相同，根據停車經驗，有3種策略可供選擇：

看到第一個空位，便停進去。可能會花費更多的步行時間;

一直開到左端終點，若無空位就折返尋找最近的空位停車。可能會花費更多的停車時間和步行時間，也有可能在左端附近找到空位，時間成本大大縮短;

第一次看到有連續2個空位時停下，若開到最左端仍沒有滿足，則折返尋找最近空位。

如何選擇最佳策略呢？我們使用計算機模擬，通過大量的模擬結果，在一定的誤差范圍內得到一個比較精確的解。

首先，我們假設一些符號：停車場的長度L，停車位數量n，停車位空閑的概率p，車輛行駛速度v1，司機步行速度v2。根據實際生活，我們設定停車位的寬度? ?為2.5 m/s，通過停車道的平均速度為7 m/s，司機平均步行速度為1.39 m/s。

其次，假設車輛使用第k個空閑停車位，其中：

建立一個長度為n的停車位狀態數組集合M來表示停車場的空位情況：

M=（…0，1，0，1…）? ? ? ? ? ?（4）

其中，M[i]=1表示第i個車位有車，M[i]=0表示第i個車位無車。

為了對實際情況進行模擬，我們建立等概率模型，給定以下4組條件，建立4個模擬停車場，如下：

停車場1：p=0.3，n=100;停車場2：p=0.3，n=200;

停車場3：p=0.6，n=100;停車場4：p=0.6，n=200。

最后，我們用MATLAB軟件將停車過程分別按照三種策略獨立模擬100次，將時間折線圖作在坐標圖中，結果如下。

由以上模擬結果可知，策略1在4組條件下的模擬中時間均為最大，所以認為策略1效果最差;在4組模擬結果中，對比策略2和3，可以明顯看到策略3的波動大于策略2，在停車場1和2中這種波動最為明顯，且時間普遍高于策略2。綜上所述：停車策略2最好，其次是策略3，策略1最差。

可以看到，計算機模擬很好地解決了停車場停車策略的問題，那么這個結果是否就一定準確呢？答案是否定的。因為計算機模擬是一種隨機過程，隨機過程的因素是不確定的，所以結果會存在一定的誤差，對于這種誤差我們無法避免，但是可以減小。對于停車策略，如果我們想得到更加精確的解，可以增加停車場的個數以及停車過程模擬的次數。

計算機模擬在實際生產生活中運用還有很多，還可以運用在工廠生產的模擬、股價的變化模擬和城市交通狀況的模擬等等。通過計算機模擬所得到的結果，可以指導我們的生產生活、日常出行以及高端科研項目，從現實意義上改變我們的生活，便利我們的日常。

參考文獻：

[1]劉軍.科學計算中的蒙特卡洛決策[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]劉衛國.MATLAB程序設計與應用[J].北京：高等教育出版社，2006.

作者簡介：戴勇（1999—），重慶人，本科，現就讀于重慶工程學院，主要研究方向為計算機方向;任予菲（2001—）四川營山人，本科，現就讀于重慶工程學院，主要研究方向為計算機方向。