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银行家算法的C++代码实现
2023-07-01 21:25:28 深夜i     --     --
银行家算法 C++ 代码实现 安全性 资源分配

银行家算法是一种重要的资源分配算法,在计算机领域中得到广泛的应用。它被用于确保系统资源的安全性和稳定性,因此 C++ 代码实现银行家算法非常重要。

银行家算法是一种预防死锁的算法,可以保证系统在运行时资源的正确分配。该算法可以通过分配、回收和申请资源来保证系统的安全性。银行家算法的C++代码实现需要实现以下四个函数:

1. void RequestResources(int customer, int request[]):该函数用于处理客户请求资源时的情况。它接受两个参数:客户的编号和所请求资源的数量。

2. bool ReleaseResources(int customer, int release[]):该函数用于处理客户释放资源时的情况。它接受两个参数:客户的编号和所释放资源的数量。如果释放操作成功,则返回真,否则返回假。

3. bool IsSafety():该函数用于判断系统当前状态是否安全。它会遍历所有客户端并检查当前是否存在死锁的可能性。如果系统是安全的,该函数返回真,否则返回假。

4. void Display():该函数用于显示当前所有客户端的资源分配情况。

通过以上函数的实现,我们可以更好地理解银行家算法在代码层面上的实现。先看一个代码框架:


#include <cstdio>

#include <iostream>

#include <cstdlib>

#include <ctime>

#include <algorithm>

using namespace std;

// 系统总资源

int Available[5];

// 客户端总资源

int Max[20][5];

// 已经分配的资源

int Allocation[20][5];

// 客户端请求的资源

int Need[20][5];

// 客户端请求的资源量

int Request[5];

// 客户端数量

int Total_Customer = 5;

// 能否分配

bool Can_Available(int customer, int request[]) {

  for(int i = 0; i < 5; ++ i) {

    if(request[i] > Need[customer][i] || request[i] > Available[i])

      return false;

    

  }

  return true;

}

// 分配资源

void Allocate(int customer, int request[]) {

  for(int i = 0; i < 5; ++ i) {

    Available[i] -= request[i];

    Allocation[customer][i] += request[i];

    Need[customer][i] -= request[i];

  }

}

// 释放资源

void Release(int customer, int request[]) {

  for(int i = 0; i < 5; ++ i) {

    Available[i] += request[i];

    Allocation[customer][i] -= request[i];

    Need[customer][i] += request[i];

  }

}

// 是否安全

bool Is_Safe() {

  bool Finish[Total_Customer];

  memset(Finish, false, sizeof(Finish));

  int Work[5];

  for(int i = 0; i < 5; ++ i) {

    Work[i] = Available[i];

  }

  // 按顺序遍历每个客户端

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

    if(Finish[i])

      continue;

    

    // 是否满足需求

    bool Can_Finish = true;

    for(int j = 0; j < 5; ++ j) {

      if(Need[i][j] > Work[j])

        Can_Finish = false;

        break;

      

    }

    // 如果可以完成当前客户端的需求

    if(Can_Finish) {

      for(int j = 0; j < 5; ++ j) {

        Work[j] += Allocation[i][j];

      }

      Finish[i] = true;

      i = -1;

    }

  }

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

    if(!Finish[i])

      return false;

    

  }

  return true;

}

// 显示资源情况

void Show() {

  puts("");

  puts("-------------------");

  puts("Available:\n");

  for(int i = 0; i < 5; ++ i) {

    cout << Available[i] << " ";

  }

  puts("\n\nMax:\n");

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

    for(int j = 0; j < 5; ++ j) {

      cout << Max[i][j] << " ";

    }

    puts("");

  }

  puts("Allocation:\n");

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

    for(int j = 0; j < 5; ++ j) {

      cout << Allocation[i][j] << " ";

    }

    puts("");

  }

  puts("Need:\n");

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

    for(int j = 0; j < 5; ++ j) {

      cout << Need[i][j] << " ";

    }

    puts("");

  }

  puts("-------------------\n");

}

int main() {

  memset(Available, 0, sizeof(Available));

  memset(Max, 0, sizeof(Max));

  memset(Allocation, 0, sizeof(Allocation));

  memset(Need, 0, sizeof(Need));

  // 系统资源总量

  cout << "Please input total resource of this system:\n";

  for(int i = 0; i < 5; ++ i) {

    cin >> Available[i];

  }

  // 客户端信息

  cout << "Please input customer number and its Max Allocation:\n";

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

    cout << "Customer " << i << " :";

    for(int j = 0; j < 5; ++ j) {

      cin >> Max[i][j];

      Need[i][j] = Max[i][j];

    }

  }

  Show();

  // 测试银行家算法

  while(true) {

    puts("1. Request resource\n");

    puts("2. Release resources\n");

    puts("3. Exit\n");

    cout << "Please enter your choice: ";

    int id;

    cin >> id;

    if(id == 1) {

      int customer;

      cout << "Please enter the number of customer: ";

      cin >> customer;

      // 模拟请求资源量

      for(int i = 0; i < 5; ++ i) {

        cin >> Request[i];

      }

      if(!Can_Available(customer, Request)) {

        puts("The request exceeds the maximum limit or the available number is insufficient.");

      } else {

        Allocate(customer, Request);

        if(Is_Safe()) {

          puts("Finish the Request.");

        } else {

          Release(customer, Request);

          puts("Refused the Request.");

        }

      }

      Show();

    } else if(id == 2) {

      int customer;

      cout << "Please enter the number of customer: ";

      cin >> customer;

      // 模拟释放资源量

      int Release[5];

      for(int i = 0; i < 5; ++ i) {

        cin >> Release[i];

      }

      if(!Release_Resource(customer, Release)) {

        puts("Release Failed!");

      } else {

        puts("Release success!");

      }

      Show();

    } else

      break;

    

  }

  puts("Close the program...");

  return 0;

}

以上是银行家算法的大致框架和实现,我们需要根据实际项目去实现。对于 C++ 实现银行家算法的人来说,只有深入理解其算法思想和代码实现,才能够开发出更好的系统资源管理软件。

  
  

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