计算机模拟方法解决停车策略问题的实现

戴勇 任予菲

随着时代发展，计算机模拟被越来越广泛地运用在工业、航天等领域。为了初步体现计算机模拟方法的实现，文章引入了停车策略的选择问题，用计算机模拟寻找最佳停车策略，该问题描述如下：

开车去人流集中的地方停车，策略的选择是往往是十分困难的。假设停车场是一维的，车位大小与间距均相同，根据停车经验，有3种策略可供选择：

看到第一个空位，便停进去。可能会花费更多的步行时间;

一直开到左端终点，若无空位就折返寻找最近的空位停车。可能会花费更多的停车时间和步行时间，也有可能在左端附近找到空位，时间成本大大缩短;

第一次看到有连续2个空位时停下，若开到最左端仍没有满足，则折返寻找最近空位。

如何选择最佳策略呢？我们使用计算机模拟，通过大量的模拟结果，在一定的误差范围内得到一个比较精确的解。

首先，我们假设一些符号：停车场的长度L，停车位数量n，停车位空闲的概率p，车辆行驶速度v1，司机步行速度v2。根据实际生活，我们设定停车位的宽度   为2.5 m/s，通过停车道的平均速度为7 m/s，司机平均步行速度为1.39 m/s。

其次，假设车辆使用第k个空闲停车位，其中：

建立一个长度为n的停车位状态数组集合M来表示停车场的空位情况：

M=（…0，1，0，1…）           （4）

其中，M[i]=1表示第i个车位有车，M[i]=0表示第i个车位无车。

为了对实际情况进行模拟，我们建立等概率模型，給定以下4组条件，建立4个模拟停车场，如下：

停车场1：p=0.3，n=100;停车场2：p=0.3，n=200;

停车场3：p=0.6，n=100;停车场4：p=0.6，n=200。

最后，我们用MATLAB软件将停车过程分别按照三种策略独立模拟100次，将时间折线图作在坐标图中，结果如下。

由以上模拟结果可知，策略1在4组条件下的模拟中时间均为最大，所以认为策略1效果最差;在4组模拟结果中，对比策略2和3，可以明显看到策略3的波动大于策略2，在停车场1和2中这种波动最为明显，且时间普遍高于策略2。综上所述：停车策略2最好，其次是策略3，策略1最差。

可以看到，计算机模拟很好地解决了停车场停车策略的问题，那么这个结果是否就一定准确呢？答案是否定的。因为计算机模拟是一种随机过程，随机过程的因素是不确定的，所以结果会存在一定的误差，对于这种误差我们无法避免，但是可以减小。对于停车策略，如果我们想得到更加精确的解，可以增加停车场的个数以及停车过程模拟的次数。

计算机模拟在实际生产生活中运用还有很多，还可以运用在工厂生产的模拟、股价的变化模拟和城市交通状况的模拟等等。通过计算机模拟所得到的结果，可以指导我们的生产生活、日常出行以及高端科研项目，从现实意义上改变我们的生活，便利我们的日常。

参考文献：

[1]刘军.科学计算中的蒙特卡洛决策[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]刘卫国.MATLAB程序设计与应用[J].北京：高等教育出版社，2006.

作者简介：戴勇（1999—），重庆人，本科，现就读于重庆工程学院，主要研究方向为计算机方向;任予菲（2001—）四川营山人，本科，现就读于重庆工程学院，主要研究方向为计算机方向。