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C++语言实现银行家算法
2023-06-27 12:12:16 深夜i     --     --
C++语言 银行家算法 实现

银行家算法是一种用于避免死锁的算法。在计算机系统中,当多个进程同时请求系统资源时,如果这些资源没有得到合理分配,就可能出现死锁。而银行家算法就是帮助操作系统避免这种情况发生的。

C++语言是一种常用的编程语言,也可以用来实现银行家算法。首先,需要定义进程数量、资源数量和各个进程当前所需和持有的资源数量。可以定义一个二维数组来实现这些信息的记录。

接着,需要编写一个函数来模拟银行家算法的流程。过程如下:

1. 初始时,所有的资源都是可用的。

2. 当一个进程请求一定数量的资源时,如果系统能够满足其需求,就分配该资源。

3. 如果系统不能满足该进程的需求,则判断其是否能够等待其他进程释放资源,以满足其需求。

4. 如果不能等待,该进程会被阻塞,等待其他进程释放资源。

5. 一旦有其他进程释放出了资源,该进程就可以继续执行,并分配资源。

6. 当进程完成任务并释放资源时,其持有的资源就可以被其他进程使用。

下面是一个简单的C++程序,用来模拟银行家算法的流程:


#include <iostream>

#include <vector>

using namespace std;

const int MAX_PROCESS = 10;

const int MAX_RESOURCE = 10;

int processes, resources;

int allocation[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE], maximum[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE], need[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE], available[MAX_RESOURCE];

vector<int> safeSequence;

// 初始化系统资源数据

void initialize() {

  cout << "请输入进程数量:";

  cin >> processes;

  cout << "请输入资源数量:";

  cin >> resources;

  cout << "请输入每个进程所拥有的资源数量:" << endl;

  for (int i = 0; i < processes; i++) {

    for (int j = 0; j < resources; j++) {

      cin >> allocation[i][j];

      available[j] -= allocation[i][j];

    }

  }

  cout << "请输入每个进程所需的最大资源数量:" << endl;

  for (int i = 0; i < processes; i++) {

    for (int j = 0; j < resources; j++) {

      cin >> maximum[i][j];

      need[i][j] = maximum[i][j] - allocation[i][j];

    }

  }

}

// 检查系统是否处于安全状态

bool isSafe() {

  vector<bool> finish(processes, false);

  vector<int> work(available, available + resources);

  while (true) {

    bool safe = false;

    for (int i = 0; i < processes; i++) {

      if (!finish[i]) {

        bool enoughResources = true;

        for (int j = 0; j < resources; j++) {

          if (need[i][j] > work[j])

            enoughResources = false;

            break;

          

        }

        if (enoughResources) {

          for (int j = 0; j < resources; j++) {

            work[j] += allocation[i][j];

          }

          finish[i] = true;

          safe = true;

          safeSequence.push_back(i);

        }

      }

    }

    if (!safe) {

      for (int i = 0; i < processes; i++) {

        if (!finish[i])

          return false;

      }

      return true;

    }

  }

}

// 显示安全序列

void showSafeSequence() {

  cout << "安全序列为:\n";

  for (size_t i = 0; i < safeSequence.size(); i++) {

    cout << "P" << safeSequence[i];

    if (i != safeSequence.size() - 1)

      cout << " -> ";

  }

  cout << endl;

}

int main() {

  initialize();

  if (isSafe())

    showSafeSequence();

  else

    cout << "系统处于不安全状态。" << endl;

  return 0;

}

在该程序中,首先定义了进程数、资源数、当前分配矩阵、最大需求矩阵、需求矩阵和可用资源向量等数据结构。然后通过输入的方式,获取用户输入的数据,初始化系统资源数据。

isSafe()函数是用来检查系统是否处于安全状态的。它通过遍历进程集合,检查每个进程所需的资源是否可以被满足,以确定是否存在可满足的请求顺序。如果找到了一个进程,其所有资源需求都已被满足,则将其加入安全序列中。如果没有找到这样的进程,但是所有进程均已获得所需的资源,则系统处于安全状态。

最后的showSafeSequence()函数用来显示安全序列。如果系统当前处于安全状态,则该函数会在屏幕上输出一个安全序列,表示系统资源的请求顺序。

总之,C++语言可以用于实现银行家算法,实现该算法可以使操作系统在分配资源时更加合理,从而避免死锁的出现。

  
  

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