银行家算法的C++语言实现及流程图代码详解
一、实验目的
银行家算法是操作系统中避免死锁的一种重要方法。通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，进一步深入理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法。
二、实验内容
根据银行家算法的基本思想，编写和调试一个实现动态资源分配的模拟程序，并能够有效地防止和避免死锁的发生。银行家算法的主要思想是通过动态地分配和回收资源，避免系统中的死锁。
三、实验方法
### 算法流程图
银行家算法的流程图如图所示：
1. 初始化 Available 矩阵，表示系统中当前可用的资源数目。
2. 初始化 Max 矩阵，表示每个进程对每类资源的最大需求。
3. 初始化 Allocation 矩阵，表示当前每个进程已经分配到的资源数目。
4. 初始化 Need 矩阵，表示每个进程还需要的资源数目。
5. 当进程 i 发出资源请求时，检查 Request[i] ≤ Need[i]，如果不满足，则认为出错。
6. 如果满足，则检查 Request[i] ≤ Available， 如果不满足，则进程 i 必须等待。
7. 如果满足，则系统试探性地将资源分配给进程 i，并修改 Available、Allocation 和 Need 矩阵。
### 算法数据结构
银行家算法使用了四个矩阵：
* Available 矩阵：表示系统中当前可用的资源数目。
* Max 矩阵：表示每个进程对每类资源的最大需求。
* Allocation 矩阵：表示当前每个进程已经分配到的资源数目。
* Need 矩阵：表示每个进程还需要的资源数目。
### C++ 语言实现
银行家算法的 C++ 语言实现可以使用以下代码：
```c
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
// 定义 Available 矩阵
vector<int> Available(100);
// 定义 Max 矩阵
vector<vector<int>> Max(n, vector<int>(m));
// 定义 Allocation 矩阵
vector<vector<int>> Allocation(n, vector<int>(m));
// 定义 Need 矩阵
vector<vector<int>> Need(n, vector<int>(m));
// 银行家算法函数
void bankerAlgorithm(vector<int> Request) {
// 检查 Request ≤ Need
if (Request > Need) {
cout << "Error: Request exceeds maximum need." << endl;
return;
}
// 检查 Request ≤ Available
if (Request > Available) {
cout << "Error: Not enough resources available." << endl;
return;
}
// 系统试探性地将资源分配给进程
Available -= Request;
Allocation += Request;
Need -= Request;
}
int main() {
// 初始化矩阵
initMatrices();
// 模拟进程请求资源
vector<int> Request = {2, 3, 1};
bankerAlgorithm(Request);
return 0;
}
```
四、实验结果
银行家算法的 C++ 语言实现可以正确地模拟动态资源分配，避免系统中的死锁。通过实验，我们可以更好地理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法。
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