操作系统之银行家算法

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,m,rr,num,f[105],work[105],Request[105][105],workseque[105][105],finish[105],Source[105],
	Available[105],Max[105][105],Allocation[105][105],Need[105][105];
void print(){
	printf("-------------------------资源分配情况-------------------------\n");
	printf("            Max        Allocation       Need       Available\n");
	printf("进程ID    ");
	for(int i = 0;i < 4;i++){
		for(int j = 0;j < m;j++)
			!j ? printf("%c",'A' + j) : printf("  %c",'A' + j);
		printf("       ");
	}
	printf("\n");
	for(int i = 0;i < n;i++){
	    printf("   %d    ",i);
        for(int j = 0;j < m;j++)
            printf("%3d",Max[i][j]);
        printf("     ");
        for(int j = 0;j < m;j++)
            printf("%3d",Allocation[i][j]);
        printf("     ");
        for(int j = 0;j < m;j++)
            printf("%3d",Need[i][j]);
        if(!i){
            printf("     ");
            for(int j = 0;j < m;j++)
                printf("%3d",Available[j]);
        }
        printf("\n");
	}
	printf("--------------------------------------------------------------\n");
	return;
}
void input(int a[][105]){
	for(int i = 0;i < n;i++)//进程个数
		for(int j = 0;j < m;j++)//资源数目
			scanf("%d",&a[i][j]);
	return;
}
//可用资源矩阵
void available(){
    int a;
    for(int i = 0;i < m;i++){
        a = 0;
        for(int j = 0;j < n;j++)
            a += Allocation[j][i];
        Available[i] = Source[i] - a;
    }
    return;
}
int IsSecurity(){
	int cnt,fx,flag,flag1,index,index1;
	memset(finish,false,sizeof(finish));
	for(int i = 0;i < m;i++){
        work[i] = Available[i];
        workseque[0][i] = work[i];
	}
	index = 0,flag1 = 0,index1 = 0,cnt = 0;
	while(1){
		for(int i = 0;i < n;i++){//安全性算法
			flag = 0;
			for(int k = 0;k < m;k++){
				if(!finish[i] && Need[i][k] <= work[k])
					flag = 1;
				else
					break;
			}
			if(flag){
                index1++;
				f[index++] = i;//把第i个进程保存到f数组中
				finish[i] = true;
				for(int k = 0;k < m;k++){
                    work[k] += Allocation[i][k];
                    workseque[index1][k] = work[k];
				}
			}
		}
		if((index + 1) > n){
			flag1 = 1;
			break;
		}
	}
	cout << endl;
	for(int j = 0;j < n;j++){
        fx = 1;
        for(int k = 0;k < m;k++)
            if(Available[k] < Need[j][k]){
                fx = 0;
                break;
            }
        if(!fx)
            cnt++;
    }
    if(cnt == n){
        printf("已经不满足任何进程的需要,故系统进入不安全状态,此时系统不分配资源!!\n");
        return 2;
    }
    else if(flag1){
		printf("系统存在一个安全序列:");
		for(int i = 0;i < index;i++)
			cout << f[i] << " ";
		printf("\n");
	}
	else
        return 0;
    return 1;
}
void print2(){
	printf("-------------------------安全性序列表-------------------------------------\n");
    printf("            Work          Need      Allocation  Work+Allocation   Finish\n");
	printf("进程ID    ");
	for(int i = 0;i < 4;i++){
		for(int j = 0;j < m;j++)
			!j ? printf("%c",'A' + j) : printf("  %c",'A' + j);
		printf("       ");
	}
	cout << endl;
	for(int i = 0;i < n;i++){
        printf("   %d    ",f[i]);
        for(int j = 0;j < m;j++)
            printf("%3d",workseque[i][j]);
        printf("     ");
        for(int j = 0;j < m;j++)
            printf("%3d",Need[f[i]][j]);
        printf("     ");
        for(int j = 0;j < m;j++)
            printf("%3d",Allocation[f[i]][j]);
        printf("     ");
        for(int j = 0;j < m;j++)
            printf("%3d",workseque[i + 1][j]);
        printf("        true");
        printf("\n");

	}
	printf("--------------------------------------------------------------------------\n");
	return;
}
int request(){
    int flag,res;
    flag = 1;
    for(int i = 0;i < m;i++)
        if((Request[rr][i] > Need[rr][i]) || (Request[rr][i] > Available[i])){
            flag = 0;
            break;
        }
    if(!flag){
        printf("不能分配资源,进程等待\n");
        return 0;
    }
    ///修改变量的值
    for(int i = 0;i < m;i++){
        Allocation[rr][i] += Request[rr][i];
        Need[rr][i] -= Request[rr][i];
        Available[i] -= Request[rr][i];
    }
    res = IsSecurity();
    if(res){
        if(res == 2)
            return 1;
        else{
            print2();
            return 0;
        }
    }
    else{
        for(int i = 0;i < m;i++){
            Allocation[rr][i] -= Request[rr][i];
            Need[rr][i] += Request[rr][i];
            Available[i] += Request[rr][i];
        }
        printf("不存在安全性序列表,让进程等待!\n");
        return 0;
    }
    return 0;
}
int main(){
	printf("请输入进程的个数(n):\n");
	scanf("%d",&n);
	printf("请输入资源的数目(m):\n");
	scanf("%d",&m);
	printf("请输入每种资源的最大数量:(0 - m)\n");
	for(int i = 0;i < m;i++)
		scanf("%d",&Source[i]);
	printf("请输入每个进程需要的最大资源数目Max[i][j]:\n");
	input(Max);
	printf("请输入已经分配给每个进程的资源数目Allocation[i][j]:\n");
	input(Allocation);
	//Need矩阵
	for(int i = 0;i < n;i++)
        for(int j = 0;j < m;j++)
            Need[i][j] = Max[i][j] - Allocation[i][j];
    //分配矩阵
    available();
    print();//打印
    //安全性算法
    if(IsSecurity())
        print2();//打印安全序列表
    //分配资源
    for(int i = 0;;i++){
        printf("\n\n--------------第%d次分配--------------------\n",i + 1);
        printf("请输入请求资源的编号:\n");
        scanf("%d",&rr);
        printf("请输入请求的每种资源的数目:\n");
        for(int j = 0;j < m;j++)
            scanf("%d",&Request[rr][j]);
        if(request())//分配资源算法
            return 0;
    }
	return 0;
}

运行截图
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5 银行家算法实现 5.1 实验类型 设计型(4学时)。 5.2 实验目的 1) 理解死锁避免相关内容; 2) 掌握银行家算法主要流程; 3) 掌握安全性检查流程。 5.3 实验描述 本实验主要对操作系统中的死锁预防部分的理论进行实验。要求实验者设计一个程序,该程序可对每一次资源申请采用银行家算法进行分配。 5.4 实验内容 1) 设计多个资源(≥3); 2) 设计多个进程(≥3); 3) 设计银行家算法相关的数据结构; 4) 动态进行资源申请、分配、安全性检测并给出分配结果。 5.5 实验要求 1) 编写程序完成实验内容; 2) 画出安全性检测函数流程图; 3) 撰写实验报告。 5.6 测试要求 1) 进行Request请求,输入参数为进程号、资源号和资源数; 2) 进行3次以上的Request请求; 3) 至少进行1次资源数目少于可用资源数,但不安全的请求。 5.7 相关知识 5.7.1 银行家算法的数据结构 1) 可利用资源向量Available。其中每个元素代表每类资源的数目。 2) 最大需求矩阵Max。其中每个元素代表每个进程对于每类资源的最大需求量。Max[i,j]=K表示i进程对于j类资源的最大需求量为K。 3) 分配矩阵Allocation。其中每个元素代表每个进程已得到的每类资源的数目。 4) 需求矩阵Need。其中每个元素代表每个进程还需要的每类资源的数目。 5.7.2 银行家算法 Request i [j]=K表示进程Pi需要K个j类资源。 1) 如果Request i [j]≤Need[i , j],便转向步骤2,否则认为出错。 2) 如果Request i [j]≤Available[j],便转向步骤3,否则表示无足够资源,Pi需等待; 3) 系统尝试分配资源给Pi; 4) 系统进行安全性检查,检查此次资源分配后,系统是否安全。如果安全,则正式分配资源,否则撤销此次分配。 5.7.3 安全性算法 1) 设置两个向量:工作向量Work和Finish。算法开始时Work=Available;Finish表示系统是否有足够的资源分配给进程,使之运行完成,开始时,令Finish[i]=False;如果有足够的资源分配给进程,则令Finish[i]=True。 2) 从进程集合中找到一个能满足下列条件的进程:Finish[i]=False;Need[i,j] ≤ Work[j],若找到,执行步骤3),否则,执行步骤4); 3) Pi获得所需资源后,可顺利执行指导完成,并释放它占有的资源。并执行: Work[j]=Work[j]+Allocation[i , j]; Finish[i] = True; 到第2)步。 4) 直到所有Finish[i]=True,表示系统处于安全状态;否则系统处于不安全状态。 5.8 实验设备 PC机1台,要求安装DOS7.1、Turbo C3.0、Windows2000。 5.9 实验成绩评定 实验成绩评定方式包含实验报告成绩、实验过程成绩两个部分,其中实验过程成绩占60%、实验报告成绩占40%,如果其中任何一个部分成绩不及格,则总成绩按不及格处理。 5.10 实验报告 按照实验目的、实验内容、实验要求、实验设备、测试等部分进行组织。 5.11 实验思考 1) 针对死锁有哪些可行方案? 2) 死锁解除的难点是什么?
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