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C++编程实现银行家算法

2023-06-29 11:55:51 深夜i -- --

C++ Banker's Algorithm programming

银行家算法是一种重要的资源管理算法，可以保证系统中的资源分配是安全的。本文将介绍如何使用C++编程实现银行家算法。

首先，了解银行家算法的基本原理。该算法通过判断系统是否存在死锁（Deadlock），来保证资源分配的安全性。它的核心思想是通过对系统中可用资源和进程的需求量进行比较来判断是否可以满足所有进程的资源需要。

进程需要的资源可以用一个矩阵来表示，该矩阵称为需求矩阵。另外，还有一个矩阵表示系统中的可用资源，称为可用资源矩阵。还有一个已分配矩阵，表示当前系统中已分配给进程的资源数量。

在银行家算法中，首先判断当前状态是否安全，如果是安全的，则可以分配资源给进程。否则，等待其他进程释放资源，直到系统状态安全。

下面给出C++代码实现银行家算法的基本流程：

首先，定义输入数据结构：需要矩阵need，已分配矩阵allocation，可用资源矩阵available。


int need[num][res];
int allocation[num][res];
int available[res];

输入矩阵需要使用一个函数，该函数可以从文件中读入矩阵值：


void read_matrix(int matrix[][res], int num, std::string filename) {
  std::fstream f;
  f.open(filename, std::ios::in);
  for(int i=0; i<num; i++) {
    for(int j=0; j<res; j++) {
      f >> matrix[i][j];
    }
  }
}

读入已分配矩阵、需求矩阵和可用资源矩阵：


read_matrix(allocation, num, "allocation.txt");
read_matrix(need, num, "need.txt");
read_matrix(available, 1, "available.txt");

接下来，定义一个函数，判断当前系统状态是否安全：


bool is_safe(int need[][res], int allocation[][res], int available[]) {
  int work[res];
  bool finish[num];
  memset(finish, false, sizeof(finish));
  for(int i=0; i<res; i++) {
    work[i] = available[i];
  }
  int count = 0;
  while(count < num) {
    bool found = false;
    for(int i=0; i<num; i++) {
      if(!finish[i]) {
        int j;
        for(j=0; j<res; j++) {
          if(need[i][j] > work[j])
            break;
          
        }
        if(j == res) {
          for(int k=0; k<res; k++) {
            work[k] += allocation[i][k];
          }
          found = true;
          finish[i] = true;
          count++;
        }
      }
    }
    if(found == false)
      return false;
    
  }
  return true;
}

最后，编写主函数，调用is_safe()函数即可：


int main() {
  if(is_safe(need, allocation, available)) {
    std::cout << "System is in a safe state\n";
    // allocate resources to processes
  } else {
    std::cout << "System is in an unsafe state\n";
  }
  return 0;
}

上述代码实现了银行家算法的基本流程。需要注意的是，在实际应用中，需要定期检查系统状态，以保证系统资源分配的安全性。

总的来说，使用C++编程实现银行家算法并不复杂。参考上面的代码，可以快速实现银行家算法，并保证系统资源分配的安全性。

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