银行家算法 用c++实现 实现前后台交互

银行家算法是一种用于避免死锁的资源分配算法。它通过判断系统是否处于安全状态来决定是否分配资源给进程。以下是银行家算法的基本原理：

1. 系统资源：首先，需要确定系统中的资源种类和每种资源的总量。通常，资源可以分为不同的类型，比如A、B、C等。

2. 进程资源：对于每个进程，需要记录它已经分配到的资源数量和它还需要的资源数量。这些信息可以用矩阵表示，称为分配矩阵和需求矩阵。

3. 安全状态：系统处于安全状态意味着存在一种资源分配顺序，使得所有进程都能完成执行。安全状态的判断可以通过银行家算法的安全性检查来实现。

4. 安全性检查：银行家算法通过模拟资源分配过程来判断系统是否处于安全状态。具体步骤如下：
- 初始化工作：定义一个可用资源向量和一个标记向量，分别表示系统中每种资源的可用数量和每个进程是否能够完成执行。
- 找到满足条件的进程：遍历所有进程，找到满足以下两个条件的进程：
- 进程未完成执行。
- 进程所需的资源数量小于等于可用资源数量。
- 模拟资源分配：假设找到了一个满足条件的进程，将该进程的资源分配给它，并更新可用资源数量和标记向量。
- 重复上述步骤，直到所有进程都完成执行或者无法找到满足条件的进程。
- 判断系统状态：如果所有进程都完成执行，则系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。

在C++中实现银行家算法并实现前后台交互，可以按照以下步骤进行：

1. 定义数据结构：定义进程和资源的数据结构，包括进程ID、已分配资源数量、还需资源数量等信息。

2. 实现安全性检查函数：根据上述安全性检查的步骤，实现一个函数来判断系统是否处于安全状态。

3. 实现资源分配函数：根据用户的请求，实现一个函数来模拟资源的分配过程，并更新进程的已分配资源数量和可用资源数量。

4. 实现前后台交互：可以使用C++的输入输出流来实现前后台交互，接收用户的请求并调用相应的函数进行处理。

下面是一个简单的C++代码示例，演示了如何实现银行家算法和前后台交互：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

// 进程数据结构
struct Process {
    int id;
    vector<int> allocated;
    vector<int> needed;
};

// 安全性检查函数
bool isSafeState(vector<Process>& processes, vector<int>& available) {
    // 初始化工作
    vector<bool> finished(processes.size(), false);
    vector<int> work = available;

    // 找到满足条件的进程
    bool found = true;
    while (found) {
        found = false;
        for (int i = 0; i < processes.size(); i++) {
            if (!finished[i]) {
                bool canExecute = true;
                for (int j = 0; j < available.size(); j++) {
                    if (processes[i].needed[j] > work[j]) {
                        canExecute = false;
                        break;
                    }
                }
                if (canExecute) {
                    // 模拟资源分配
                    for (int j = 0; j < available.size(); j++) {
                        work[j] += processes[i].allocated[j];
                    }
                    finished[i] = true;
                    found = true;
                }
            }
        }
    }

    // 判断系统状态
    for (bool finish : finished) {
        if (!finish) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

// 资源分配函数
void allocateResource(vector<Process>& processes, vector<int>& available, int processId, vector<int>& request) {
    // 检查请求是否合法
    for (int i = 0; i < available.size(); i++) {
        if (request[i] > processes[processId].needed[i]) {
            cout << "Invalid request: exceeds needed resources." << endl;
            return;
        }
        if (request[i] > available[i]) {
            cout << "Invalid request: not enough available resources." << endl;
            return;
        }
    }

    // 模拟资源分配
    for (int i = 0; i < available.size(); i++) {
        available[i] -= request[i];
        processes[processId].allocated[i] += request[i];
        processes[processId].needed[i] -= request[i];
    }

    // 判断系统是否处于安全状态
    if (isSafeState(processes, available)) {
        cout << "Resource allocated successfully. System is in safe state." << endl;
    } else {
        // 回滚资源分配
        for (int i = 0; i < available.size(); i++) {
            available[i] += request[i];
            processes[processId].allocated[i] -= request[i];
            processes[processId].needed[i] += request[i];
        }
        cout << "Resource allocation failed. System is in unsafe state." << endl;
    }
}

int main() {
    // 初始化进程和资源信息
    vector<Process> processes = {
        {0, {0, 1, 0}, {7, 4, 3}},
        {1, {2, 0, 0}, {1, 2, 2}},
        {2, {3, 0, 2}, {6, 0, 0}},
        {3, {2, 1, 1}, {0, 1, 1}},
        {4, {0, 0, 2}, {4, 3, 1}}
    };
    vector<int> available = {3, 3, 2};

    // 前后台交互
    while (true) {
        int processId;
        vector<int> request;

        cout << "Enter process ID (0-" << processes.size() - 1 << "): ";
        cin >> processId;

        if (processId < 0 || processId >= processes.size()) {
            cout << "Invalid process ID. Please try again." << endl;
            continue;
        }

        cout << "Enter resource request (e.g., 1 0 2): ";
        request.resize(available.size());
        for (int i = 0; i < available.size(); i++) {
            cin >> request[i];
        }

        allocateResource(processes, available, processId, request);

        // 相关问题
        cout << "