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C++语言实现银行家算法

2023-06-27 12:12:16 深夜i 10 0

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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