面试题：C语言分布式系统中基于BFS的节点发现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>

#define MAX_NODES 1000
#define MESSAGE_SIZE 100

// 假设简单网络通信库函数
void send_message(int to_id, char* message);
int receive_message(char* buffer, int buffer_size);

// 自定义队列结构
typedef struct {
    int data[MAX_NODES];
    int front;
    int rear;
} Queue;

void initQueue(Queue* q) {
    q->front = 0;
    q->rear = 0;
}

bool isQueueEmpty(Queue* q) {
    return q->front == q->rear;
}

void enqueue(Queue* q, int value) {
    q->data[q->rear++] = value;
}

int dequeue(Queue* q) {
    return q->data[q->front++];
}

// 记录节点到起始节点的跳数
int hopCount[MAX_NODES];
// 标记节点是否已访问
bool visited[MAX_NODES];

void distributedBFS(int my_id) {
    Queue q;
    initQueue(&q);

    memset(hopCount, -1, sizeof(hopCount));
    memset(visited, false, sizeof(visited));

    hopCount[my_id] = 0;
    visited[my_id] = true;
    enqueue(&q, my_id);

    char message[MESSAGE_SIZE];
    sprintf(message, "%d", 0);

    while (!isQueueEmpty(&q)) {
        int current_id = dequeue(&q);
        int current_hop = hopCount[current_id];

        // 发送消息给相邻节点
        // 这里假设存在获取相邻节点ID列表的函数getNeighbors，需要根据实际图结构实现
        int neighbors[MAX_NODES];
        int neighborCount = getNeighbors(current_id, neighbors);
        for (int i = 0; i < neighborCount; i++) {
            int neighbor_id = neighbors[i];
            if (!visited[neighbor_id]) {
                sprintf(message, "%d", current_hop + 1);
                send_message(neighbor_id, message);
            }
        }

        // 接收消息
        char buffer[MESSAGE_SIZE];
        int sender_id = receive_message(buffer, MESSAGE_SIZE);
        while (sender_id != -1) {
            int new_hop = atoi(buffer);
            if (!visited[sender_id] || new_hop < hopCount[sender_id]) {
                hopCount[sender_id] = new_hop;
                visited[sender_id] = true;
                enqueue(&q, sender_id);
            }
            sender_id = receive_message(buffer, MESSAGE_SIZE);
        }

        // 处理节点故障和消息丢失的重试机制
        // 例如，对于未响应的相邻节点，重新发送消息
        for (int i = 0; i < neighborCount; i++) {
            int neighbor_id = neighbors[i];
            if (!visited[neighbor_id]) {
                // 这里可以设置重试次数和时间间隔
                int retryCount = 3;
                while (retryCount > 0) {
                    sprintf(message, "%d", current_hop + 1);
                    send_message(neighbor_id, message);
                    // 等待一段时间，假设存在sleep函数
                    sleep(1);
                    char responseBuffer[MESSAGE_SIZE];
                    int responseSender_id = receive_message(responseBuffer, MESSAGE_SIZE);
                    if (responseSender_id == neighbor_id) {
                        int new_hop = atoi(responseBuffer);
                        if (!visited[neighbor_id] || new_hop < hopCount[neighbor_id]) {
                            hopCount[neighbor_id] = new_hop;
                            visited[neighbor_id] = true;
                            enqueue(&q, neighbor_id);
                        }
                        break;
                    }
                    retryCount--;
                }
            }
        }
    }
}

假设的getNeighbors函数用于获取当前节点的相邻节点ID列表，需要根据实际的图结构实现。同时，这里简单添加了重试机制来处理节点故障和消息丢失情况。实际应用中可能需要更复杂的机制，例如超时处理、心跳检测等。sleep函数用于模拟等待，需要根据实际环境包含相应的头文件。另外，假设的网络通信库函数send_message和receive_message需要根据实际的库进行正确实现和调整。

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