用C++实现生成树协议

Question

能够用C++编程实现STP协议（生成树协议）。目的是设计一个STP协议原理验证系统，最终能把根桥、根端口、指定端口、阻塞端口通过算法选出来就行

Answer 1

STP协议是一种生成树协议，用于在网络中选择一棵最优的生成树，以避免网络中的环路和冗余路径。下面是一个简单的C++程序，用于实现STP协议的基本功能：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <limits.h>

using namespace std;

// 定义网络节点的结构体
struct Node {
    int id;  // 节点ID
    int cost;  // 到根节点的距离
    int parent;  // 父节点ID
    bool visited;  // 是否已访问
    vector<int> neighbors;  // 相邻节点ID
};

// 定义STP协议类
class STP {
public:
    STP(int n) {
        nodes.resize(n);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            nodes[i].id = i;
            nodes[i].cost = INT_MAX;
            nodes[i].parent = -1;
            nodes[i].visited = false;
        }
    }

    // 添加边
    void addEdge(int u, int v) {
        nodes[u].neighbors.push_back(v);
        nodes[v].neighbors.push_back(u);
    }

    // 计算生成树
    void compute() {
        // 选择根节点
        int root = 0;
        nodes[root].cost = 0;

        // 使用BFS算法计算生成树
        queue<int> q;
        q.push(root);
        while (!q.empty()) {
            int u = q.front();
            q.pop();
            nodes[u].visited = true;
            for (int i = 0; i < nodes[u].neighbors.size(); i++) {
                int v = nodes[u].neighbors[i];
                if (!nodes[v].visited) {
                    nodes[v].cost = nodes[u].cost + 1;
                    nodes[v].parent = u;
                    q.push(v);
                }
            }
        }
    }

    // 输出生成树
    void print() {
        for (int i = 0; i < nodes.size(); i++) {
            cout << "Node " << i << ": cost=" << nodes[i].cost << ", parent=" << nodes[i].parent << endl;
        }
    }

private:
    vector<Node> nodes;  // 网络节点
};

// 测试程序
int main() {
    STP stp(6);
    stp.addEdge(0, 1);
    stp.addEdge(0, 2);
    stp.addEdge(1, 3);
    stp.addEdge(2, 4);
    stp.addEdge(2, 5);
    stp.compute();
    stp.print();
    return 0;
}

在上面的程序中，我们定义了一个Node结构体，用于表示网络节点的信息，包括节点ID、到根节点的距离、父节点ID、是否已访问和相邻节点ID。然后，我们定义了一个STP类，用于实现STP协议的计算和输出。在STP类中，我们使用BFS算法计算生成树，并输出每个节点的距离和父节点ID。最后，我们在main函数中测试了这个程序，添加了一些边，并计算和输出了生成树。

这个程序可以用于验证STP协议的原理，通过修改main函数中的边，可以模拟不同的网络拓扑结构。