C++实现优先级调度算法（小白也能看懂的详细教程）

C++实现步骤详解

我们将使用 C++ 的标准模板库（STL）中的 priority_queue（优先队列）来高效地实现这个算法。优先队列内部通常基于堆（heap）结构，能自动维护元素的顺序。

1. 定义进程结构体

首先，我们需要定义一个表示“进程”的结构体，包含进程ID、到达时间、执行时间以及优先级。

struct Process {    int pid;          // 进程ID    int arrival_time; // 到达时间    int burst_time;   // 执行时间（CPU需要的时间）    int priority;     // 优先级（数值越小，优先级越高）    // 构造函数    Process(int id, int at, int bt, int p)        : pid(id), arrival_time(at), burst_time(bt), priority(p) {}};

2. 自定义比较函数

C++ 的 priority_queue 默认是最大堆，但我们希望优先级高的（即 priority 值小的）排在前面，因此需要自定义比较逻辑。

// 自定义比较器：优先级高的（priority 小）排在前面struct ComparePriority {    bool operator()(const Process& a, const Process& b) {        return a.priority > b.priority; // 注意：这里用 > 表示小顶堆    }};

3. 主调度函数

下面是一个简化的非抢占式优先级调度实现（即一旦进程开始执行，就运行到完成）。

#include <iostream>#include <queue>#include <vector>using namespace std;void priorityScheduling(vector<Process>& processes) {    // 按到达时间排序（模拟时间推进）    sort(processes.begin(), processes.end(),         [](const Process& a, const Process& b) {             return a.arrival_time < b.arrival_time;         });    priority_queue<Process, vector<Process>, ComparePriority> pq;    int current_time = 0;    int completed = 0;    int n = processes.size();    int i = 0;    cout << "执行顺序：\n";    while (completed < n) {        // 将当前时间已到达的进程加入优先队列        while (i < n && processes[i].arrival_time <= current_time) {            pq.push(processes[i]);            i++;        }        if (!pq.empty()) {            Process p = pq.top();            pq.pop();            cout << "时间 " << current_time << " - 执行进程 P" << p.pid                  << "（优先级: " << p.priority << ")，耗时 " << p.burst_time << "\n";            current_time += p.burst_time;            completed++;        } else {            // 如果没有就绪进程，时间推进到下一个进程到达            if (i < n) {                current_time = processes[i].arrival_time;            }        }    }}

4. 完整主函数示例

int main() {    vector<Process> processes = {        Process(1, 0, 5, 2),        Process(2, 1, 3, 1),        Process(3, 2, 8, 4),        Process(4, 3, 6, 3)    };    priorityScheduling(processes);    return 0;}

关键知识点总结

• C++优先级调度算法利用了 STL 中的 priority_queue 实现高效调度。
• 该算法属于操作系统调度的核心内容，广泛应用于多任务系统。
• 本例是非抢占式的；若需抢占式（如 Linux 的实时调度），需在新高优先级进程到达时中断当前进程。
• 通过合理设计 ComparePriority，可以灵活控制调度顺序。

结语

通过本教程，你已经掌握了如何用 C++ 实现基本的优先级调度算法。这不仅是学习C++进程调度的重要一步，也为理解更复杂的调度策略（如多级反馈队列）打下基础。动手试试修改代码，比如支持抢占式调度，或计算平均等待时间，加深理解吧！

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