CCFCSP刷题之路---202104-3 DHCP服务器（C/C++ 100分）

一、题目描述
报文格式
为了便于实现，我们简化地规定 DHCP 数据报文的格式如下：

<发送主机> <接收主机> <报文类型> <过期时刻>

DHCP 数据报文的各个部分由空格分隔，其各个部分的定义如下：

发送主机：是发送报文的主机名，主机名是由小写字母、数字组成的字符串，唯一地表示了一个主机；
接收主机：当有特定的接收主机时，是接收报文的主机名；当没有特定的接收主机时，为一个星号（*）；
报文类型：是三个大写字母，取值如下：
DIS：表示 Discover 报文；
OFR：表示 Offer 报文；
REQ：表示 Request 报文；
ACK：表示 Ack 报文；
NAK：表示 Nak 报文；
IP 地址，是一个非负整数：
对于 Discover 报文，该部分在发送的时候为 0，在接收的时候忽略；
对于其它报文，为正整数，表示一个 IP 地址；
过期时刻，是一个非负整数：
对于 Offer、Ack 报文，是一个正整数，表示服务器授予客户端的 IP 地址的过期时刻；
对于 Discover、Request 报文，若为正整数，表示客户端期望服务器授予的过期时刻；
对于其它报文，该部分在发送的时候为 0，在接收的时候忽略。
例如下列都是合法的 DHCP 数据报文：

a * DIS 0 0
d a ACK 50 1000

服务器配置
为了 DHCP 服务器能够正确分配 IP 地址，DHCP 需要接受如下配置：

地址池大小 ：表示能够分配给客户端的 IP 地址的数目，且能分配的 IP 地址是 ；
默认过期时间 ：表示分配给客户端的 IP 地址的默认的过期时间长度；
过期时间的上限和下限 、：表示分配给客户端的 IP 地址的最长过期时间长度和最短过期时间长度，客户端不能请求比这个更长或更短的过期时间；
本机名称 ：表示运行 DHCP 服务器的主机名。
分配策略
当客户端请求 IP 地址时，首先检查此前是否给该客户端分配过 IP 地址，且该 IP 地址在此后没有被分配给其它客户端。如果是这样的情况，则直接将 IP 地址分配给它，否则，
总是分配给它最小的尚未占用过的那个 IP 地址。如果这样的地址不存在，则分配给它最小的此时未被占用的那个 IP 地址。如果这样的地址也不存在，说明地址池已经分配完毕，因此拒绝分配地址。

实现细节
在 DHCP 启动时，首先初始化 IP 地址池，将所有地址设置状态为未分配，占用者为空，并清零过期时刻。
其中地址的状态有未分配、待分配、占用、过期四种。
处于未分配状态的 IP 地址没有占用者，而其余三种状态的 IP 地址均有一名占用者。
处于待分配和占用状态的 IP 地址拥有一个大于零的过期时刻。在到达该过期时刻时，若该地址的状态是待分配，则该地址的状态会自动变为未分配，且占用者清空，过期时刻清零；否则该地址的状态会由占用自动变为过期，且过期时刻清零。处于未分配和过期状态的 IP 地址过期时刻为零，即没有过期时刻。

对于收到的报文，设其收到的时刻为 。处理细节如下：

判断接收主机是否为本机，或者为 *，若不是，则判断类型是否为 Request，若不是，则不处理；
若类型不是 Discover、Request 之一，则不处理；
若接收主机为 *，但类型不是 Discover，或接收主机是本机，但类型是 Discover，则不处理。
对于 Discover 报文，按照下述方法处理：

检查是否有占用者为发送主机的 IP 地址：
若有，则选取该 IP 地址；
若没有，则选取最小的状态为未分配的 IP 地址；
若没有，则选取最小的状态为过期的 IP 地址；
若没有，则不处理该报文，处理结束；
将该 IP 地址状态设置为待分配，占用者设置为发送主机；
若报文中过期时刻为 0 ，则设置过期时刻为 ；否则根据报文中的过期时刻和收到报文的时刻计算过期时间，判断是否超过上下限：若没有超过，则设置过期时刻为报文中的过期时刻；否则则根据超限情况设置为允许的最早或最晚的过期时刻；
向发送主机发送 Offer 报文，其中，IP 地址为选定的 IP 地址，过期时刻为所设定的过期时刻。
对于 Request 报文，按照下述方法处理：

检查接收主机是否为本机：
若不是，则找到占用者为发送主机的所有 IP 地址，对于其中状态为待分配的，将其状态设置为未分配，并清空其占用者，清零其过期时刻，处理结束；
检查报文中的 IP 地址是否在地址池内，且其占用者为发送主机，若不是，则向发送主机发送 Nak 报文，处理结束；
无论该 IP 地址的状态为何，将该 IP 地址的状态设置为占用；
与 Discover 报文相同的方法，设置 IP 地址的过期时刻；
向发送主机发送 Ack 报文。
二、代码实现

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;

struct IP
{
    ll state;//0---未分配,1---待分配,2---占用,3---过期
    string occ_host;
    ll ip_out;
}ip[10005];

//N：地址池大小
//t_def:默认过期时间
//t_max、t_min:过期时间的上下限
//H：本机名称
ll N,n,t_def,t_max,t_min;
string H;
ll rec_time,ip_ads,time_out;
string send_host,rec_host,type;

ll search_ip()
{
    for(ll i=1;i<=N;i++)
    {
        if(ip[i].occ_host==send_host) return i;
    }
    for(ll i=1;i<=N;i++)
    {
        if(ip[i].state==0) return i;
    }
    for(ll i=1;i<=N;i++)
    {
        if(ip[i].state==3) return i;
    }
    return -1;
}

void check()
{
    for(ll i=1;i<=N;i++)
    {
        if(ip[i].ip_out<=rec_time)
        {
            if(ip[i].state==1)
            {
                ip[i].state = 0;
                ip[i].occ_host = "";
            }
            if(ip[i].state==2)
            {
                ip[i].state = 3;
            }
        }
    }
}

int solve()
{
        check();
        if(rec_host!=H && rec_host!="*")
        {
            if(type!="REQ") return 0;
        }
        if(type!="DIS" && type!="REQ") return 0;
        if(rec_host=="*" && type!="DIS") return 0;
        if(rec_host==H && type=="DIS") return 0;

        if(type=="DIS")
        {
            ll x_ip = search_ip();
            if(x_ip==-1) return 0;

            ip[x_ip].state = 1;
            ip[x_ip].occ_host = send_host;

            if(time_out==0) ip[x_ip].ip_out = rec_time + t_def;
            else
            {
                ll x_ot = time_out;
                x_ot = max(rec_time+t_min,x_ot);
                x_ot = min(rec_time+t_max,x_ot);
                ip[x_ip].ip_out = x_ot;
            }

            cout<<H<<" "<<send_host<<" OFR "<<x_ip<<" "<<ip[x_ip].ip_out<<endl;
        }
        else if(type=="REQ")
        {
            if(rec_host!=H)
            {
                for(ll i=1;i<=N;i++)
                {
                    if(ip[i].occ_host==send_host && ip[i].state==1)
                    {
                        ip[i].state = 0;
                        ip[i].occ_host = "";
                        ip[i].ip_out = 0;
                    }
                }
                return 0;
            }

            if(ip_ads > N || ip[ip_ads].occ_host!=send_host)
            {
                cout<<H<<" "<<send_host<<" NAK "<<ip_ads<<" 0"<<endl;
                return 0;
            }

            if(time_out==0) ip[ip_ads].ip_out = rec_time + t_def;
            else
            {
                ll x_ot = time_out;
                x_ot = max(rec_time+t_min,x_ot);
                x_ot = min(rec_time+t_max,x_ot);
                ip[ip_ads].ip_out = x_ot;
            }

            ip[ip_ads].state = 2;
            cout<<H<<" "<<send_host<<" ACK "<<ip_ads<<" "<<ip[ip_ads].ip_out<<endl;
        }
        return 0;
}

int main()
{
    cin>>N>>t_def>>t_max>>t_min>>H;
    cin>>n;

    for(int i=1;i<=N;i++)
    {
        ip[i].state = 0;
        ip[i].occ_host = "";
    }

    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        cin>>rec_time>>send_host>>rec_host>>type>>ip_ads>>time_out;
        solve();
    }
    return 0;
}