2024年銀行家算法實驗報告3

計算機(jī)學(xué)院《操作系統(tǒng)》課程設(shè)計報告設(shè)計題目：銀行家算法的實現(xiàn)姓名：學(xué)號：班級：06網(wǎng)絡(luò)工程班完成日期：6月13日設(shè)計題目銀行家算法的實現(xiàn)設(shè)計形式獨立完成設(shè)計目標(biāo)1．加深了解有關(guān)資源申請、防止死鎖等概念。2．體會和了解死鎖和防止死鎖的詳細(xì)實行措施。設(shè)計預(yù)備知識1．死鎖的有關(guān)知識。2．銀行家算法。3．系統(tǒng)安全性檢查。設(shè)計內(nèi)容1．設(shè)計進(jìn)程對各類資源最大申請表示及初值確實定。2．設(shè)定系統(tǒng)提供資源的初始情況。3．設(shè)定每次某個進(jìn)程對各類資源的申請表示。4．編制程序，依據(jù)銀行家算法，決定其資源申請是否得到滿足。5．顯示資源申請和分派時的變化情況。小組組員分工無銀行家算法分析、設(shè)計與實現(xiàn)設(shè)計理論描述本設(shè)計的目標(biāo)是通過編寫和調(diào)試一個系統(tǒng)動態(tài)分派資源的簡單模擬程序，觀測死鎖產(chǎn)生的條件，并采取適當(dāng)?shù)乃惴?，有效地預(yù)防和防止死鎖地發(fā)生。要求如下：（1）

模擬一個銀行家算法；（2）

初始化時讓系統(tǒng)擁有一定的資源；（3）

用鍵盤輸入的方式申請資源；（4）

假如預(yù)分派后，系統(tǒng)處在安全狀態(tài)，則修改系統(tǒng)的資源分派情況；（5）

假如預(yù)分派后，系統(tǒng)處在不安全狀態(tài)，則提示不能滿足祈求，設(shè)計的重要內(nèi)容是模擬實現(xiàn)動態(tài)資源分派。同時編寫和調(diào)試一個系統(tǒng)動態(tài)資源的簡單模擬程序，觀測死鎖產(chǎn)生的條件，并使用適當(dāng)?shù)乃惴?，有效的預(yù)防和防止死鎖的發(fā)生。銀行家算法.顧名思義是起源于銀行的借貸業(yè)務(wù)，一定數(shù)量的本金要應(yīng)多個客戶的借貸周轉(zhuǎn)，為了預(yù)防銀行加資金無法周轉(zhuǎn)而倒閉，對每一筆貸款，必須考查其是否能限期償還。在操作系統(tǒng)中研究資源分派方略時也有類似問題，系統(tǒng)中有限的資源要供多個進(jìn)程使用，必須確保得到的資源的進(jìn)程能在有限的時間內(nèi)償還資源，以供其他進(jìn)程使用資源。假如資源分派不得到就會發(fā)生進(jìn)程循環(huán)等候資源，則進(jìn)程都無法繼續(xù)執(zhí)行下去的死鎖現(xiàn)象。把一個進(jìn)程需要和已占有資源的情況統(tǒng)計在進(jìn)程控制中，假定進(jìn)程控制塊PCB其中“狀態(tài)”有就緒態(tài)、等候態(tài)和完成態(tài)。當(dāng)進(jìn)程在處在等候態(tài)時，表示系統(tǒng)不能滿足該進(jìn)程目前的資源申請。“資源需求總量”表示進(jìn)程在整個執(zhí)行過程中總共要申請的資源量。顯然，，每個進(jìn)程的資源需求總量不能超出系統(tǒng)擁有的資源總數(shù),銀行算法進(jìn)行資源分派能夠防止死鎖.二、算法描述及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型1.銀行家算法:

設(shè)進(jìn)程i提出祈求Request[n]，則銀行家算法按如下規(guī)則進(jìn)行判斷。

(1)假如Request[n]>Need[i，n]，則報錯返回。

(2)假如Request[n]>Available，則進(jìn)程i進(jìn)入等候資源狀態(tài)，返回。

(3)假設(shè)進(jìn)程i的申請已獲同意，于是修改系統(tǒng)狀態(tài)：

Available=Available-Request

Allocation=Allocation+Request

Need=Need-Request

(4)系統(tǒng)執(zhí)行安全性檢查，如安全，則分派成立；否則試探險性分派作廢，系統(tǒng)恢復(fù)原狀，進(jìn)程等候。

2.安全性檢查

(1)設(shè)置兩個工作向量Work=Available；Finish[M]=False

(2)從進(jìn)程集合中找到一個滿足下述條件的進(jìn)程，

Finish[i]=False

Need<=Work

如找到，執(zhí)行(3)；否則，執(zhí)行(4)

(3)設(shè)進(jìn)程取得資源，可順利執(zhí)行，直至完成，從而釋放資源。

Work=Work+Allocation

Finish=True

GOTO2

(4)如所有的進(jìn)程Finish[M]=true，則表示安全；否則系統(tǒng)不安全。3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)#defineFalse0#defineTrue1intMax[100][100]={0};//各進(jìn)程所需各類資源的最大需求intAvaliable[100]={0};//系統(tǒng)可用資源charname[100]={0};//資源的名稱intAllocation[100][100]={0};//系統(tǒng)已分派資源intNeed[100][100]={0};//還需要資源intRequest[100]={0};//祈求資源向量inttemp[100]={0};//存儲安全序列intWork[100]={0};//存儲系統(tǒng)可提供資源intM=100;//作業(yè)的最大數(shù)為100intN=100;//資源的最大數(shù)為100voidshowdata()//顯示資源矩陣三、源代碼#include<iostream.h>#include<string.h>#include<stdio.h>#defineFalse0#defineTrue1intMax[100][100]={0};//各進(jìn)程所需各類資源的最大需求intAvaliable[100]={0};//系統(tǒng)可用資源charname[100]={0};//資源的名稱intAllocation[100][100]={0};//系統(tǒng)已分派資源intNeed[100][100]={0};//還需要資源intRequest[100]={0};//祈求資源向量inttemp[100]={0};//存儲安全序列intWork[100]={0};//存儲系統(tǒng)可提供資源intM=100;//作業(yè)的最大數(shù)為100intN=100;//資源的最大數(shù)為100voidshowdata()//顯示資源矩陣{inti,j;cout<<"系統(tǒng)目前可用的資源[Avaliable]:"<<endl;for(i=0;i<N;i++)cout<<name[i]<<"";cout<<endl;for(j=0;j<N;j++)cout<<Avaliable[j]<<"";//輸出分派資源cout<<endl;cout<<"MaxAllocationNeed"<<endl;cout<<"進(jìn)程名";for(j=0;j<3;j++){for(i=0;i<N;i++)cout<<name[i]<<"";cout<<"";}cout<<endl;for(i=0;i<M;i++){cout<<""<<i<<"";for(j=0;j<N;j++)cout<<Max[i][j]<<"";cout<<"";for(j=0;j<N;j++)cout<<Allocation[i][j]<<"";cout<<"";for(j=0;j<N;j++)cout<<Need[i][j]<<"";cout<<endl;}}intchangdata(inti)//進(jìn)行資源分派{intj;for(j=0;j<M;j++){Avaliable[j]=Avaliable[j]-Request[j];Allocation[i][j]=Allocation[i][j]+Request[j];Need[i][j]=Need[i][j]-Request[j];}return1;}intsafe()//安全性算法{inti,k=0,m,apply,Finish[100]={0};intj;intflag=0;Work[0]=Avaliable[0];Work[1]=Avaliable[1];Work[2]=Avaliable[2];for(i=0;i<M;i++){apply=0;for(j=0;j<N;j++){if(Finish[i]==False&&Need[i][j]<=Work[j]){apply++;if(apply==N){for(m=0;m<N;m++)Work[m]=Work[m]+Allocation[i][m];//變分派數(shù)Finish[i]=True;temp[k]=i;i=-1;k++;flag++;}}}}for(i=0;i<M;i++){if(Finish[i]==False){cout<<"系統(tǒng)不安全"<<endl;//不成功系統(tǒng)不安全return-1;}}cout<<"系統(tǒng)是安全的!"<<endl;//假如安全，輸出成功cout<<"分派的序列:";for(i=0;i<M;i++){//輸出運行進(jìn)程數(shù)組cout<<temp[i];if(i<M-1)cout<<"->";}cout<<endl;return0;}voidshare()//利用銀行家算法對申請資源對進(jìn)行判定{charch;inti=0,j=0;ch='y';cout<<"請輸入要求分派的資源進(jìn)程號(0-"<<M-1<<"):";cin>>i;//輸入須申請的資源號cout<<"請輸入進(jìn)程"<<i<<"申請的資源:"<<endl;for(j=0;j<N;j++){cout<<name[j]<<":";cin>>Request[j];//輸入需要申請的資源}for(j=0;j<N;j++){if(Request[j]>Need[i][j])//判斷申請是否不小于需求，若不小于則犯錯{cout<<"進(jìn)程"<<i<<"申請的資源不小于它需要的資源";cout<<"分派不合理，不予分派！"<<endl;ch='n';break;}else{if(Request[j]>Avaliable[j])//判斷申請是否不小于目前資源，若不小于則{//犯錯cout<<"進(jìn)程"<<i<<"申請的資源不小于系統(tǒng)目前可利用的資源";cout<<"分派犯錯，不予分派!"<<endl;ch='n';break;}}}if(ch=='y'){changdata(i);//依照進(jìn)程需求量變換資源showdata();//依照進(jìn)程需求量顯示變換后的資源safe();//依照進(jìn)程需求量進(jìn)行銀行家算法判斷}}voidaddresources(){//添加資源intn,flag;cout<<"請輸入需要添加資源種類的數(shù)量:";cin>>n;flag=N;N=N+n;for(inti=0;i<n;i++){cout<<"名稱:";cin>>name[flag];cout<<"數(shù)量:";cin>>Avaliable[flag++];}showdata();safe();}voiddelresources(){//刪除資源charming;inti,flag=1;cout<<"請輸入需要刪除的資源名稱：";do{cin>>ming;for(i=0;i<N;i++)if(ming==name[i]){flag=0;break;}if(i==N)cout<<"該資源名稱不存在，請重新輸入：";}while(flag);for(intj=i;j<N-1;j++){name[j]=name[j+1];Avaliable[j]=Avaliable[j+1];}N=N-1;showdata();safe();}voidchangeresources(){//修改資源函數(shù)cout<<"系統(tǒng)目前可用的資源[Avaliable]:"<<endl;for(inti=0;i<N;i++)cout<<name[i]<<":"<<Avaliable[i]<<endl;cout<<"輸入系統(tǒng)可用資源[Avaliable]:"<<endl;cin>>Avaliable[0]>>Avaliable[1]>>Avaliable[2];cout<<"經(jīng)修改后的系統(tǒng)可用資源為"<<endl;for(intk=0;k<N;k++)cout<<name[k]<<":"<<Avaliable[k]<<endl;showdata();safe();}voidaddprocess(){//添加作業(yè)intflag=M;M=M+1;cout<<"請輸入該作業(yè)的最打需求量[Max]"<<endl;for(inti=0;i<N;i++){cout<<name[i]<<":";cin>>Max[flag][i];Need[flag][i]=Max[flag][i]-Allocation[flag][i];}showdata();safe();}intmain()//主函數(shù){inti,j,number,choice,m,n,flag;charming;cout<<"*****************單處理機(jī)系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度實現(xiàn)*****************"<<endl;cout<<"請首先輸入系統(tǒng)可供資源種類的數(shù)量:";cin>>n;N=n;for(i=0;i<n;i++){cout<<"資源"<<i+1<<"的名稱:";cin>>ming;name[i]=ming;cout<<"資源的數(shù)量:";cin>>number;Avaliable[i]=number;}cout<<endl;cout<<"請輸入作業(yè)的數(shù)量:";cin>>m;M=m;cout<<"請輸入各進(jìn)程的最大需求量("<<m<<"*"<<n<<"矩陣)[Max]:"<<endl;for(i=0;i<m;i++)for(j=0;j<n;j++)cin>>Max[i][j];do{flag=0;cout<<"請輸入各進(jìn)程已經(jīng)申請的資源量("<<m<<"*"<<n<<"矩陣)[Allocation]:"<<endl;for(i=0;i<m;i++)for(j=0;j<n;j++){cin>>Allocation[i][j];if(Allocation[i][j]>Max[i][j])flag=1;Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];}if(flag)cout<<"申請的資源不小于最大需求量，請重新輸入!\n";}while(flag);showdata();//顯示各種資源safe();//用銀行家算法判定系統(tǒng)是否安全while(choice){cout<<"**************銀行家算法演示***************"<<endl;cout<<"1:增加資源"<<endl;cout<<"2:刪除資源"<<endl;cout<<"3:修改資源"<<endl;cout<<"4:分派資源"<<endl;cout<<"5:增加作業(yè)"<<endl;cout<<"0:離開"<<endl;cout<<"*******************************************"<<endl;cout<<"請選擇功效號：";cin>>choice;switch(choice){case1:addresources();break;case2:delresources();break;case3: