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  • 一、什么是TCP,他是干什么的? TCP即传输控制协议(Transmission Control Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通讯协议。 TCP是为了在不可靠的互联网上提供可靠的端到端字节流而专门设计的一个...

    一、什么是TCP,他是干什么的?
    TCP即传输控制协议(Transmission Control Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通讯协议。
    TCP是为了在不可靠的互联网上提供可靠的端到端字节流而专门设计的一个传输协议。
    互联网与单个网络有很大的不同,因为互联网的不同部分可能有截然不同的拓补结构、带宽、延迟、数据包大小和其他参数。TCP的设计目标是能够动态地适应互联网的这些特性,而且具备面向各种故障的健壮性。
    不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接,但是IP层不提供这样的流机制,而是提供不可靠的包交换。
    应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流,然后TCP把数据流分区成适当长度的报文段(通常受计算连接的网络的数据链路层的最大传输单元(MTU)的限制)。之后TCP把结果包传输给IP层,有它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。
    TCP为了保证不发生丢包,就给每个包一个序号,同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后
    接收端实体对已成功接收到的包回一个相应的确认(ACK);如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未接收到确认,那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP用一个校验和函数来校验数据是否有误;在发送和接收时都要计算校验。
    每台支持TCP的机器都有一个TCP传输实体。TCP 实体可以时一个库过程、一个用户进程、或者内核的一部分。在所有这些情形下,它管理TCP流,以及与IP层之间的接口。TCP传输实体接收本地进程的用户数据流,将他们分割成不超过64KB(实际上去掉IP和TCP头,通常不超过1460数据字节)的分段,每个分段以单独的IP数据报形式发送。当包含TCP数据的数据报到达一台机器时,它们被递交给TCP传输实体,TCP传输实体重构出原始的字节流。为简化起见,我们有时候仅仅用TCP来代表TCP传输实体(一段软件)或者TCP协议(一组规则)。根据上下文语义你应该能很清楚的推断出其实际含义。例如,在‘用户将数据提交给TCP’这句话中,很显然这里指的时TCP实体。
    IP层并不保证数据报一定被正确的提交到接收方,也不只是数据报的发送速度有多块。正是TCP负责纪要足够快的发送数据报,以便使用网络容量,但又不能引起网络阻塞:而且,TCP超时后,要重传没有递交的数据报。即使被正确递交的数据报,也可能存在错误的问题,这也是TCP的责任,它必须把接收到的数据报重新装配成正确的顺序,简言之,TCP必须提供可靠性的良好性能,这正是大多数用户所期望的而IP又没有提供的功能。
    二、主要特点
    当应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流,TCP则把数据流分割成适当长度的报文。之后TCP把数据包传递给IP层,由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。
    TCP是一种面向广域网的通信协议,目的是在跨越多个网络通信时,为两个通信端点之间提供一条具有一下特点的通信方式:
    (1)基于流的方式;
    (2)面向连接;
    (3)可靠通信方式;
    (4)在网络情况不佳的时候尽量降低系统由于重传带来的带宽开销;
    (5)通信连接维护是面向的两个端点的,而不考虑中间网段和节点。
    为满足TCP协议的这些特点,TCP协议做了以下规定:
    ①数据分片:在发送端对用户数据进行分片,在接收端进行重组,由TCP确定分片的大小并控制分片和重组;
    ②到达确认:接收端接收到分片数据时,根据分片数据序号向发送端发送一个确认;
    ③超时重发:发送方在发送分片时启动超时定时器,如果在定时器超时之后没有接收到对应的确认,重发分片;
    ④滑动窗口:TCP连接每一方的接收缓冲空间大小都固定,接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据,TCP在滑动窗口的基础上提供流量控制,防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出;
    ⑤失序处理:作为IP数据报来传输的TCP分片到达时可能会失序,TCP将对接收的数据进行重新排序,将接收到的数据以正确的顺序交给应用层;
    ⑥重复处理:作为IP数据报来传输的TCP分片会发生重复,TCP的接收端必须丢弃重复的数据;
    ⑦数据校验:TCP将保持它首部和数据的校验和,这是一个端到端的校验和,目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到分片的校验和由差错,TCP将丢弃这个分片,并确认接收到此报文段导致对端超时并重发。
    三、工作方式
    建立连接
    TCP是因特网中的传输层协议,使用三次握手协议建立连接。当主动方发出SYN连接请求后,等待对方回答SYN+ACK,并最终对对方的SYN执行ACK确认。这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接,TCP使用的流量控制协议是可便大小的华东窗口协议。
    TCP三次握手的过程如下:
    (1)客户端发送SYN(SEQ=x)报文给服务端,进入SYN_SEND状态。
    (2)服务端接收SYN报文,回应一个SYN(SEQ=y)ACK(ACK=x+1)报文,进入SYN_RECV状态。
    (3)客户端收到服务器端的SYN报文,回应一个ACK(ACK=y+1)报文,进入Established状态。
    三次握手完成,TCP客户端和服务器端成功的建立连接,可以开始传输数据了。如图:
    在这里插入图片描述

    连接终止
    建立一个连接需要三次握手,而重一一个连接要经过四次握手,这是由TCP的半关闭(half-close)造成的。具体过程如下图所示。
    在这里插入图片描述

    (1)某个应用进程首先调用close,称该端执行”主动关闭“(active close)。该端的TCP于是发送一个FIN分节,表示数据分发完毕。
    (2)接收到这个FIN的对端执行”被动关闭“(passive close),这个FIN由TCP确认。
    注意:FIN的接收也作为一个文件结束符(end-of-file)传递给接收端应用进程,放在已排队等候应用进程接收的任何其他数据报之后,因为,FIN的接收意味着金额手段应用进程相应连接再无额外数据可接收。
    (3)一段时间后,接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字,这导致它的TCP也发送一个FIN。
    (4)接收这个最终FIN的原发送端TCP(即执行主动关闭的那端)确认这个FIN。既然每个方向都需要一个FIN和一个ACK,因此通常需要4个分节。

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  • 设计一个排队系统

    千次阅读 2014-06-23 12:46:33
    请设计一个排队系统,能够让每个进入队伍的用户都能看到自己在队列中所处的位置和变化,队伍可能随时有人加入和退出;当有人退出影响到用户的位置排名时需要及时反馈到用户。 我的解答 这类题属于简答题,...

    缘由

    这是腾讯2014校园招聘软件开发类笔试试题的附加题

    题干

    请设计一个排队系统,能够让每个进入队伍的用户都能看到自己在队列中所处的位置和变化,队伍可能随时有人加入和退出;当有人退出影响到用户的位置排名时需要及时反馈到用户。

    我的解答

    这类题属于简答题。我只写了个单机程序。下面是我对这个题思路。
    首先我们需要一个容器来保存所有人,又由于随时有人加入或者退出,所以我认为用链表结果比较好(在java中就是使用LinkedList)。所以按照进入的顺序,我们对每一个进入的用户都可以返回一个在容器内的位置。有用户退出时就会调用容器类的deleteUser()方法,容器就会删除用户和更新所有人的排名。
    所以整个系统有两个类,一个容器类,一个用户类。
    • 用户类:主要方法是:加入队伍,返回排名和退出队伍
    • 容器类:有一个用户的集合成员变量,加入一个用户(返回该用户的排名),打印所有用户的排名,删除用户(从容器中删除队伍,并且更新所有受影响的用户的排名)。
    具体数据结构如果可以使用linkedlist的话最好,如果不能,自己设计时就要注意这个链表元素还有要记录当前在是链表元素中的第几位。如果前面的元素少了一个,那么后面的链表都排位都需要减一。


    代码

    实现过程中发现linkedlist完全能够满足需求,所有就使用linkedlist了。下面是类图


    具体代码

    import java.util.LinkedList;
    import java.util.List;
    
    /**
     * 用于装下所有排队的用户
     * @author zy
     */
    public class Container {
    	static List<Object> container = new LinkedList<Object>(); 
    	
    	public static int addUser(User user){
    		container.add(user);
    		return container.size();
    	}
    	public static void printAllUser(){
    		for(int i = 0 ; i < container.size() ; i ++){
    			User user = (User)container.get(i);
    			System.out.println(user.getName()+":"+user.getRank());
    		}
    	}
    	public static boolean deleteUser(User user){
    		boolean flag = container.remove(user);
    		if(flag){
    			updateQueue();
    		}
    		return flag;
    	}
    	public static void deleteFirstUser(){
    		System.out.println("取出队头元素");
    		container.remove(0);
    		updateQueue();
    	}
    	/**
    	 * 	因为删除了用户,所以我们就需要更新所有用户的排名
    	 * 当然也可以优化一下,因为只有被删的人之后的排名需要更新,而不是所有用户
    	 * 我这样写的原因只是更新所有用户的方法非常简单。
    	 */
    	private static void updateQueue() {
    
    		for(int i = 0 ; i < container.size() ; i ++){
    			User tempuser = (User)container.get(i);
    			tempuser.setRank(i+1);
    		}
    	}
    }

    /**
     * 模拟每一个用户
     * @author dell
     *
     */
    public class User {
     	private String name;
    	private int rank;
    	public User(String name){
    		this.name=name;
    	}
    	public String getName() {
    		return name;
    	}
    
    
    	public void setName(String name) {
    		this.name = name;
    	}
    
    	public int getRank() {
    		return rank;
    	}
    
    
    	public void setRank(int rank) {
    		this.rank = rank;
    	}
    
    
    	public void addQueue(){
    		this.setRank(Container.addUser(this));
    		
    	}
    	public void exitQueue(){
    		if(Container.deleteUser(this)){
    			System.out.println(this.getName()+":成功出队!");
    		}else{
    			System.out.println(this.getName()+":不在队列中!");
    		}
    
    		
    	}
    }
    


    main函数

    /**
     * 腾讯2014校园招聘软件开发类笔试试题
     * 附加题,第一题:
     * 请设计一个排队系统,能够让每个进入队伍的用户都能看到自己在队列中所处的位置和变化,
     * 队伍可能随时有人加入和退出;当有人退出影响到用户的位置排名时需要及时反馈到用户
     * 
     * @author zy
     *
     */
    
    public class QueueSystem {
    	public static void main(String[] args) {
    		User user1 = new User("张三");
    		user1.addQueue();
    		User user2 = new User("李四");
    		user2.addQueue();
    		User user3 = new User("王五");
    		user3.addQueue();
    		Container.printAllUser();
    		
    		user2.exitQueue();
    		user2.exitQueue();
    		Container.printAllUser();
    		
    		Container.deleteFirstUser();
    		Container.printAllUser();
    	}
    }

    结果

    张三:1
    李四:2
    王五:3
    李四:成功出队!
    李四:不在队列中!
    张三:1
    王五:2
    取出队头元素
    王五:1

    别人的解答

    基于C/S架构的排队系统

    对比

    我觉得该做法不太好的就是:并没有说一定要从队头删除用户。那么我实现的方式就可以成功应对无论用户从何处删除的情况。

    (全文完)
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  • 手把手教你打造一个排队叫号系统

    千次阅读 2019-05-26 07:00:00
    点击上方“业余草”,选择“置顶公众号”第一时间获取技术干货和业界资讯!排队叫号系统在生活中处处可见,但是就这么一个系统,让你写你还不一定能完整的实现出来。我大概在 201...
        

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    排队叫号系统在生活中处处可见,但是就这么一个系统,让你写你还不一定能完整的实现出来。


    我大概在 2014 年,就写了一个这样的系统。后来被广泛的转载,很多人阅读过这篇文章,但可能不知道是我写的。我这个是使用队列实现的,今天我们再来一起温故知新一下。


    640?wx_fmt=png


    排队叫号的系统,基本上都具体如下的功能:


    1、系统可联网联机统一发号;

    2、系统可无线对接,也可有线连接;

    3、系统支持100种业务以上;

    4、系统支持多个等候区提示等候信息,各等候区语音及显示可独立;

    5、个性化语音可呼叫客户所办理的业务名称(医院版可呼叫病人姓名)等信息;

    6、号码可在不同服务类别的柜台窗口之间相互转移,顾客不必重复排队;

    7、具备登录操作功能和退出操作功能:工作开始前,输入员工登陆号进行登录,工作结束后,退出排队系统,这对统计非常准确;

    8、发号机界面的图片客户完全可以按个性化自主设计更换;

    9、各项业务的按键客户完全可以按个性化自主设计更换;

    10、支持通过读卡器读取客户相关信息后,自动区分VIP客户和普通客户,自动区分对公客户和对私客户,并按营业机构自定的排队规则自动编组排队;

    11、号票上和发号机上的显示屏会显示每个顾客前面的等待人数;

    12、各项业务队列客户完全可以自主按需任意增减;

    13、各项业务的等待人数客户完全可以自主设定在界面上显示并可任意排版;

    14、各项业务的工作时段及暂停时段客户完全可以自主设定;

    15、操作员工的增减及登陆账号客户完全可以自主更改;

    16、语音呼叫的信息客户完全可以自主按个性化更改;

    17、显示屏的任何显示信息客户完全可以自主按个性化更改;

    18、顾客办理各项业务的序号客户完全可以自主设置,如:贵宾业务或理财金业务可设为1-200号内、外币业务可设为201-500号内、人民币业务设501-9999号内;

    19、工作员工所办理的业务队列客户完全可以自主任意设置优先级;

    20、号票上的文字内容、图案、业务名称、时间格式、更改字体及大小、纸张长短等客户完全可以自主按个性化设置;

    21、系统支持播放背景音乐,音乐曲目完全由客户自主选择;

    22、系统支持在值班经理处增设监控软件,处理各种特殊状况;

    23、系统支持高清晰度等离子显示器、大屏幕、电视墙等多种显示设备,显示丰富的排队信息;

    24、系统支持连接互联网络,可实现远程监控;

    25、系统设有扩展功能,当需要有关统计和管理数据时,可热键激活管理软件并打印;

    26、系统可根据需要配置客户评价器及排队信息(短信)提示功能。


    OK,了解了这些后,我们来实现一个简单的例子吧!先看看效果图:


    640?wx_fmt=png


    代码很简单,总共 4 个类就搞定了。第一个类,你可以看作是设备启动,设备开机。


    640?wx_fmt=png


    第二个类就是相当于我们有几个窗口。


    640?wx_fmt=png


    第三个类,就是模拟生产者。


    640?wx_fmt=png


    最后一个类,不用说就是模拟消费者了。


    640?wx_fmt=png


    实现代码很简单,但实际上的叫号机功能可能比较多。比如,针对不同的业务窗户,叫不同的号。另外还可能过滤掉一些网上预约,内部号等。


    难度,没什么难度,主要就是考察队列和线程的知识点。需要代码的可以加我微信:xttblog,备注源码,我免费送!

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  • 算法笔记四 排队买票

    2020-02-12 15:52:44
    算法笔记四 排队买票题思路解法一解法二(转载自https://blog.dotcpp.com/a/64305)解法三 递归 题 描述 有M个小孩到公园玩,门票是1元。其中N个小孩带的钱为1元硬币,K个小孩带的钱为2元纸币,而售票员没有零钱。...

    题干

    描述
    有M个小孩到公园玩,门票是1元。其中N个小孩带的钱为1元硬币,K个小孩带的钱为2元纸币,而售票员没有零钱。问这些小孩共有多少种排队方法,使得售票员总能找得开零钱。注意:两个小孩,他们的位置互换,也算是一种新的排法。

    输入
    输入一行,M,N,K(其中M=N+K,M<=20).

    输出
    输出一行,总的排队方案。

    思路

    首先应该注意到, 由于售票员没有零钱, 故收的2元纸币只能通过收的1元硬币来找零, 也即是说, 如果1元硬币的数量N, 小于2元纸币的数量K, 肯定不存在合法的排列.

    解法一

    其次, 最先能想到的解法应该是暴力破解, 即将M!种排列组合一一枚举.毫无技术含量的算法, 这里不再详细说明实现.

    解法二(转载自https://blog.dotcpp.com/a/64305)

    再深入想一想, 当N==K时, 此题变为将数量相等的1,2两个数进行排列组合, 完全可以用卡特兰数求解,. 当N<K时无解. 当N>K时, 可以用总的排列数量M!, 减去非法的排列数量, 问题即转变为求非法的排列数量.
    现在的问题即什么样的排列是非法的. 可以肯定的是, 非法排列中2的个数一定至少比1的个数多1. 那么我们就取2的个数比1多1的排列。
    我们假设:

    1. 前 2P 个小孩组成一个合法的排队,且持有 1 元的小孩和持有 2 元的小孩数量相等,皆为 P。(P = 0, 1, 2…)
    2. 第 2P + 1 个小孩持有 2 元。

    于是我们可以把非法排队分为 3 部分:

    1. 前 2P 个小孩
    2. 第 2P + 1 个小孩
    3. 剩下的小孩,假设共 R 个(R = M - 2P - 1)

    非法的排列图解
    前 2P 个小孩组成一个合法排队,且满足:M’ = 2P,N’ = K’ = P。
    于是排队数可以用卡特兰数计算。
    第 2P + 1 个小孩要持有 2 元,由于前 2P 个小孩中已经用掉 P 个持有 2 元的小孩,此处还有 K - P 种选择。
    最后 R 个小孩的排队方式不影响整体性质,所以全排列。公式为:P=0KK(P)A(NP)A(KP)(KP)R!P=0KK(P)A(NP)A(KP)(KP)R!\sum_{P=0}^KK(P)A{(_N^P)}A{(_K^P)}(K-P)R!∑​P=0​K​​K(P)A(​N​P​​)A(​K​P​​)(K−P)R!
    合法的排队方法数就等于总的方法数减去非法的方法数:
    M!P=0KK(P)A(NP)A(KP)(KP)R!M!P=0KK(P)A(NP)A(KP)(KP)R!M!-\sum_{P=0}^KK(P)A{(_N^P)}A{(_K^P)}(K-P)R!M!−∑​P=0​K​​K(P)A(​N​P​​)A(​K​P​​)(K−P)R!

    解法三 递归

    我们设函数buy(n, k, y), 其中n为1元硬币的数量, k为2元纸币的数量, y为售票员的起始找零, 该函数计算n个1元, k个2元, 起始找零为y元的条件下, 合法的排列数量.
    对于buy(n, k, y), y==0时, 不难发现排在第一个的只能是1(n个1, 任取一个, 共n种情况), 如果第一个是2那将无法找零. 此时我们将这个排在第一个的1, 视为下一步递归的初始找零, 因为这是售票员可以直接收走的.那么此时的情况为, n-1个1元硬币, k个2元纸币, 起始找零为1元. 即buy(n-1, k, 1). 也就是说,
    buy(n,k,0)=nbuy(n1,k,1) buy(n, k, 0) = n*buy(n-1, k, 1) .
    那么当y0y\not=0时, 显然1和2都可以排在第一个. 不同之处在于, 1排第一个, 下一步递归的y+1; 2排在第一个, 那么y-1;

    总结, 我们得到递归公式如下:

    buy(n,k,y)={nbuy(n1,k,1)y=0nbuy(n1,k,y+1)+kbuy(n,k1,y1)y0 buy(n, k, y) = \begin{cases} n*buy(n-1, k, 1) & y = 0 \\ n*buy(n-1, k, y+1)+k*buy(n, k-1, y-1) & y \not= 0 \end{cases}

    有了递归公式, 接下来需要解决递归的出口.
    显然buy(n, k, y)中的n, k, y都不可能是负数, 也就是说n, k只要有一个递归到0, 就必须结束.

    那么我们先考虑 n0k=0n \not= 0, k=0. 此时意味着, 只有n个带1元硬币的小孩, 无论怎么排队, 都是合法的, 故buy(n,0,y)=A(nn)buy(n, 0, y)=A{(_n^n)}
    其次我们考虑 n=0k0n = 0, k \not= 0. 此时意味着, 只有k个带2元纸币的小孩, 那么售票员至少需要k元的起始找零, 否则不存在合法排列.故
    buy(0,k,y)={0y<kA(kk)yk buy(0, k, y) = \begin{cases} 0 & y < k \\ A{(_k^k)} & y \geq k \end{cases}

    综上,我们总结buy函数的递归公式如下
    buy(n,k,y)={nbuy(n1,k,1)y=0,n0,k0nbuy(n1,k,y+1)+kbuy(n,k1,y1)y0,n0,k0A(nn)n0,k=0A(kk)n=0,k0,yk0n=0,k0,y<k buy(n, k, y) = \begin{cases} n*buy(n-1, k, 1) & y = 0, n \not= 0, k \not= 0 \\ n*buy(n-1, k, y+1)+k*buy(n, k-1, y-1) & y \not= 0, n \not= 0, k \not= 0 \\ A{(_n^n)} & n \not= 0, k=0 \\ A{(_k^k)} & n=0, k \not= 0, y \geq k \\ 0 & n=0, k \not= 0, y<k \end{cases}

    代码实现

    解法二 卡特兰数

    #include<iostream>
    using namespace std;
    // 计算排列数
    int a(int a1, int a2){
        if (a2 == 0)    return 1;
        a2--;
        int pro = a1;
        for (int i = 0; i < a2; i++){
    	a1--;
    	pro *= a1;
        }
        return pro;
    }
    
    // 计算组合数
    int c(int c1, int c2){
        return a(c1, c2) / a(c2, c2);
    }
    
    // 计算卡特兰数
    int catalan(int n){
        return c(2 * n, n) / (n + 1);
    }
    
    int main(){
        int m, n, k;
        cin >> m >> n >> k;
        if (n < k)    cout << 0;
        else{
            int sum = 0;
                for (int p = 0; p <= k; p++){
                    int r = m - 2 * p - 1;
                    int nogood = catalan(p) * a(k, p) * a(n, p) * (k - p) * a(r, r);            
    		sum += nogood;
    	    }
    	    cout << a(m, m) - sum << endl;
        }
        return 0;
    }
    

    解法三 递归

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    //n的阶乘
    int factor(int n){
        int fac = 1;
        for (int i = 2; i <= n; i++)    fac *= i;    
        return fac;
    }
    
    int buy(int n, int k, int y) {
        if (0 != n && 0 != k) {
            if (0 == y)    return n * buy(n - 1, k, 1);    // 第一个排队的只能是1元, n种可能, 初始零钱为1        
            else    return n*buy(n-1, k, y+1) + k*buy(n, k-1, y-1);        // 两种可能, 第一个排队的可以是1元也可以是2元    
        }else{    // n 和 k 至少一个为0        
            if (0==n && 0!=k){    // k!=0            
                if (y < k)    return 0;    // k个2元, 至少需要k元的初始找零, 不然无法排队            
                else    return factor(k);        
             }else if(0==k && 0!=n){
                 return factor(n);
             }else    return 0;
        }
    }
    
    int main(){
        int m, n, k;
        cin >> m >> n >> k;    // 至少需要k个1元, 所以如果n<k, 不存在合法的排列    
        if (0 == m)    cout << 0 << endl;    
        else if (n < k)    cout << 0 << endl;    
        else    cout << buy(n, k, 0) << endl;    // 初始找零为0元    
        return 0;
    }
    
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空空如也

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干什么需要排队