C++实现银行家算法避免死锁

"银行家算法是一种用于预防死锁的策略，通过模拟银行贷款分配来确保系统资源的安全分配。实验目标包括深入理解死锁避免机制，掌握银行家算法的原理，并编写C++程序来模拟该算法，同时验证计算结果与手动计算的一致性。实验原理涉及安全状态的定义，即系统能够按照特定顺序为每个进程分配资源，使它们能顺利完成。银行家算法检查进程的资源请求，只有在满足条件时才会进行分配，并通过安全性算法确保分配后的系统仍然安全。安全性算法包括工作向量和完成向量，用于判断系统是否有足够的资源使所有进程运行完毕。" 银行家算法的核心在于预测和管理系统的资源分配，以防止死锁的发生。在操作系统中，多个进程可能会竞争有限的资源，如果没有合适的管理，可能导致进程间的相互等待，形成无法解开的状态，即死锁。银行家算法通过预分配和预留策略来解决这个问题。 首先，每个进程都有一个最大需求矩阵(MaxNeed)，表示它可能需要的最大资源数量，以及一个当前需求矩阵(Request)，表示当前还需要多少资源才能完成。还有已分配矩阵(Allocation)记录了系统已经给进程分配的资源，以及需要矩阵(Need)表示还需多少资源才能达到最大需求。 算法运行时，当进程请求资源，系统会检查请求是否在进程的最大需求范围内，以及系统当前的可用资源(Available)是否足够。如果满足条件，系统会尝试性分配资源，并更新Available、Allocation和Need。然后，系统会运行安全性算法，检查是否存在一个安全序列，即能找到一个顺序，按这个顺序分配资源给每个进程，它们都能完成其执行，不会导致其他进程饿死。 安全性算法包括以下步骤： 1. 初始化工作向量Work等于当前的Available，表示剩余的可分配资源。 2. 初始化完成向量Finish为false，表示没有进程完成。 3. 找到一个进程，它的需求可以被Work完全满足，并且标记它为完成(Finish设为true)。 4. 更新Work，将其加上已完成进程的所有资源，因为这些资源现在可以重新分配。 5. 重复步骤3和4，直到所有进程都被标记为完成，或者找不到满足条件的进程。 6. 如果所有进程都完成，系统是安全的；否则，回滚分配，系统不安全，进程需要等待。 通过这种方式，银行家算法可以预测并防止可能导致死锁的资源分配情况。实验中，学生将使用C++编程实现这一算法，并通过模拟运行来验证其正确性和安全性。这有助于深入理解死锁避免策略，并提高解决实际问题的能力。