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银行家算法的C++代码实现

2023-07-01 21:25:28 深夜i 14 0

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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