银行家算法的C++代码实现
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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