c++实现银行家算法的模拟和实现 完整代码

以下是C++实现银行家算法的模拟和实现的完整代码，包括系统资源和进程的数据结构、初始化系统资源和进程数据、实现银行家算法的安全性检查、实现资源的分配和回收等。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

using namespace std;

#define MAX_RESOURCES 5 // 系统资源的数量
#define MAX_PROCESSES 5 // 最大进程数量

// 进程数据结构
struct process {
    int pid; // 进程ID
    int max_req[MAX_RESOURCES]; // 进程需要的最大资源数
    int allocated[MAX_RESOURCES]; // 进程已经分配的资源数
    int need[MAX_RESOURCES]; // 进程还需要的资源数
};

// 初始化系统资源和进程数据
void init_data(process *procs, int nprocs, int *resources) {
    srand(time(NULL)); // 随机数种子
    for (int i = 0; i < MAX_RESOURCES; i++) {
        resources[i] = rand() % (MAX_RESOURCES + 1); // 随机生成系统资源数量
    }
    for (int i = 0; i < nprocs; i++) {
        procs[i].pid = i;
        for (int j = 0; j < MAX_RESOURCES; j++) {
            procs[i].max_req[j] = rand() % (resources[j] + 1); // 随机生成每个进程需要的资源数量
            procs[i].allocated[j] = 0;
            procs[i].need[j] = procs[i].max_req[j] - procs[i].allocated[j];
        }
    }
}

// 判断系统是否处于安全状态
bool is_safe(process *procs, int nprocs, int *resources) {
    int work[MAX_RESOURCES] = {0}; // 工作向量
    bool finish[nprocs]; // 进程是否完成标志
    int seq[nprocs]; // 安全序列
    int count = 0; // 安全序列的长度

    // 初始化工作向量
    for (int i = 0; i < MAX_RESOURCES; i++) {
        work[i] = resources[i];
    }

    // 初始化进程是否完成标志
    for (int i = 0; i < nprocs; i++) {
        finish[i] = false;
    }

    // 查找一个满足条件的进程
    while (count < nprocs) {
        bool found = false;
        for (int i = 0; i < nprocs; i++) {
            if (!finish[i]) {
                int j;
                for (j = 0; j < MAX_RESOURCES; j++) {
                    if (procs[i].need[j] > work[j]) {
                        break;
                    }
                }
                if (j == MAX_RESOURCES) {
                    // 找到了一个满足条件的进程
                    for (int k = 0; k < MAX_RESOURCES; k++) {
                        work[k] += procs[i].allocated[k];
                    }
                    finish[i] = true;
                    seq[count++] = i;
                    found = true;
                }
            }
        }
        if (!found) {
            // 没有找到满足条件的进程，说明系统处于不安全状态
            return false;
        }
    }

    // 如果安全序列的长度等于进程的数量，说明系统处于安全状态
    return count == nprocs;
}

// 请求资源
int request_resource(process *proc, int *resources, int *request) {
    // 判断请求的资源是否足够分配
    for (int i = 0; i < MAX_RESOURCES; i++) {
        if (request[i] > proc->need[i] || request[i] > resources[i]) {
            return -1;
        }
    }

    // 判断分配后系统是否处于安全状态
    for (int i = 0; i < MAX_RESOURCES; i++) {
        proc->allocated[i] += request[i];
        proc->need[i] -= request[i];
        resources[i] -= request[i];
    }
    if (!is_safe(procs, nprocs, resources)) {
        // 如果分配后系统不安全，回滚分配
        for (int i = 0; i < MAX_RESOURCES; i++) {
            proc->allocated[i] -= request[i];
            proc->need[i] += request[i];
            resources[i] += request[i];
        }
        return -1;
    }

    // 如果分配后系统安全，返回成功
    return 0;
}

// 释放资源
void release_resource(process *proc, int *resources, int *release) {
    for (int i = 0; i < MAX_RESOURCES; i++) {
        proc->allocated[i] -= release[i];
        proc->need[i] += release[i];
        resources[i] += release[i];
    }
}

int main() {
    process procs[MAX_PROCESSES]; // 进程数组
    int resources[MAX_RESOURCES]; // 系统资源数组

    // 初始化系统资源和进程数据
    init_data(procs, MAX_PROCESSES, resources);

    // 输出系统资源和进程数据
    cout << "System resources: ";
    for (int i = 0; i < MAX_RESOURCES; i++) {
        cout << resources[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    for (int i = 0; i < MAX_PROCESSES; i++) {
        cout << "Process " << procs[i].pid << ": ";
        for (int j = 0; j < MAX_RESOURCES; j++) {
            cout << "(" << procs[i].allocated[j] << "/" << procs[i].max_req[j] << "/" << procs[i].need[j] << ") ";
        }
        cout << endl;
    }

    // 依次请求和释放资源
    int request[MAX_RESOURCES] = {0};
    int release[MAX_RESOURCES] = {0};
    for (int i = 0; i < MAX_PROCESSES; i++) {
        // 随机生成请求资源数量
        for (int j = 0; j < MAX_RESOURCES; j++) {
            request[j] = rand() % (procs[i].need[j] + 1);
        }

        // 请求资源
        cout << "Request from process " << procs[i].pid << ": ";
        for (int j = 0; j < MAX_RESOURCES; j++) {
            cout << request[j] << " ";
        }
        cout << endl;
        if (request_resource(&procs[i], resources, request) == -1) {
            cout << "Request denied" << endl;
        } else {
            cout << "Request granted" << endl;
        }

        // 随机生成释放资源数量
        for (int j = 0; j < MAX_RESOURCES; j++) {
            release[j] = rand() % (procs[i].allocated[j] + 1);
        }

        // 释放资源
        cout << "Release from process " << procs[i].pid << ": ";
        for (int j = 0; j < MAX_RESOURCES; j++) {
            cout << release[j] << " ";
        }
        cout << endl;
        release_resource(&procs[i], resources, release);
    }

    return 0;
}

注意：以上代码仅供参考，可能存在错误和不严谨之处。