进程管理是操作系统中十分重要的一部分，是操作系统对计算机资源进行合理分配和管理的基础。其中，进程调度算法是其中一个核心部分，其作用是根据具体的调度策略，为进程分配计算机资源，从而达到提高系统性能的效果。本文将介绍用C++设计程序模拟进程管理的进程调度算法。

首先，我们需要考虑用于模拟进程的数据结构。本文我们使用结构体来描述一个进程，如下所示：

struct Process
  int pid;      // 进程号
  int priority;   // 进程优先级
  int arrive_time;  // 进程到达时间
  int execute_time; // 进程执行时间
;

其中，pid表示进程的唯一标识符，priority表示进程的优先级，arrive_time表示进程到达系统的时间，execute_time表示进程执行所需的时间。

接下来，我们需要考虑进程调度算法的具体实现。本文将介绍三种广泛应用的调度算法：先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）和优先级调度（Priority Scheduling）。

首先是先来先服务算法。该算法的实现相对简单，只需要按照进程到达的先后顺序将进程分配给CPU即可。以下是FCFS算法的代码实现：

void fcfs_scheduling(Process *plist, int n){
  int current_time = 0; // 记录当前时间
  int total_time = 0;  // 记录所有进程的总执行时间
  for(int i = 0; i < n; i++){
    if(current_time < plist[i].arrive_time){ // CPU处于空闲状态
      current_time = plist[i].arrive_time;
    }
    current_time += plist[i].execute_time;
    total_time += current_time - plist[i].arrive_time;
  }
  double average_time = (double)total_time / n;
  cout << "Average waiting time of FCFS scheduling: " << average_time << endl;
}

接着是最短作业优先算法。该算法的核心思想是，优先执行执行时间最短的进程。以下是SJF算法的代码实现：

void sjf_scheduling(Process *plist, int n){
  int current_time = 0;  // 记录当前时间
  int total_time = 0;   // 记录所有进程的总执行时间
  for(int i = 0; i < n; i++){
    int shortest_job = i;
    for(int j = i + 1; j < n; j++){
      if(plist[j].execute_time < plist[shortest_job].execute_time
        && plist[j].arrive_time <= current_time)
        shortest_job = j;
      
    }
    if(i != shortest_job){
      swap(plist[i], plist[shortest_job]);
    }
    current_time += plist[i].execute_time;
    total_time += current_time - plist[i].arrive_time;
  }
  double average_time = (double)total_time / n;
  cout << "Average waiting time of SJF scheduling: " << average_time << endl;
}

最后是优先级调度算法。该算法的核心思想是，优先执行优先级最高的进程。以下是Priority Scheduling算法的代码实现：

void priority_scheduling(Process *plist, int n){
  int current_time = 0;  // 记录当前时间
  int total_time = 0;   // 记录所有进程的总执行时间
  for(int i = 0; i < n; i++){
    int highest_priority = i;
    for(int j = i + 1; j < n; j++){
      if(plist[j].priority > plist[highest_priority].priority
        && plist[j].arrive_time <= current_time)
        highest_priority = j;
      
    }
    if(i != highest_priority){
      swap(plist[i], plist[highest_priority]);
    }
    current_time += plist[i].execute_time;
    total_time += current_time - plist[i].arrive_time;
  }
  double average_time = (double)total_time / n;
  cout << "Average waiting time of Priority scheduling: " << average_time << endl;
}

综上所述，本文介绍了用C++设计程序模拟进程管理的进程调度算法，分别介绍了先来先服务、最短作业优先和优先级调度三种常见的算法，并且给出了具体的代码实现。对于想要学习进程调度算法的读者，可以参考本文的代码进行实践练习。

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