操作系统: 银行家算法的分析和代码实现(c++语言)

银行家算法（Banker's Algorithm）是一个避免死锁（Deadlock）的著名算法，是由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年为T.H.E系统设计的一种避免死锁产生的算法。它以银行借贷系统的分配策略为基础，判断并保证系统的安全运行。

在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。为实现银行家算法，系统必须设置若干数据结构。

1）各种资源总数向量resource
是一个含有m个元素的数组，其中的每一个元素代表一类系统可提供的的资源数目总数。如果resource[j]=K，则表示系统中现有Rj类资源K个。
2）最大需求矩阵Claim
这是一个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。如果Claim[i,j]=K，则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。
3）分配矩阵allocation
这也是一个n×m的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。如果allocation[i,j]=K，则表示进程i当前已分得Rj类资源的 数目为K。
4）还可使用的资源数available向量
这是一个含有m个元素的数组，每个元素代表一类资源还能够使用的数目。


算法的执行流程很简单：
（1）先用resource[i]-sum[i](各个进程占用某个资源的总数)求出available[i]数组
（2）然后遍历n*m的矩阵，只要有一个进程对各类资源的需求均小于available数组，就将其认为是安全的，并且结束后将其占用的资源释放，即available[j]+=alloc[i][j];

（3）相反，在上一个步骤中，如果找不到这样的一个序列，我们就认为是不安全序列，不允许分配，程序结束。

#include <iostream>#include <string>#include <cstring>#include <vector>using namespace std;#define M 4#define N 3int resource[M];int available[M];int claim[N][M];int alloc[N][M];int vis[N];vector<int> ans;int main(){cout<<"请输入每个进程对资源的最大值矩阵"<<endl;for(int i=0;i<N;i++)for(int j=0;j<M;j++)cin>>claim[i][j];cout<<"请输入每个进程已经分配的各个资源"<<endl;for(int i=0;i<N;i++)for(int j=0;j<M;j++)cin>>alloc[i][j];cout<<"请输入各个资源的总数"<<endl;for(int i=0;i<M;i++)cin>>resource[i];int sum[M];memset(sum,0,sizeof(sum)); for(int i=0;i<N;i++){for(int j=0;j<M;j++)sum[j]+=alloc[i][j];}for(int i=0;i<M;i++)available[i]=resource[i]-sum[i];memset(vis,0,sizeof(vis));ans.clear();int is_ok=0;while(1){if(ans.size()==N){is_ok=1;break;}int index;int flag=0;for(int i=0;i<N;i++){int judge=1;if(!vis[i]){  for(int j=0;j<M;j++)  { if(available[j]<claim[i][j]-alloc[i][j]) { judge=0; break; } }}elsecontinue;if(judge){index=i;flag=1;break;}}   if(flag)          {       vis[index]=1;           ans.push_back(index);       for(int k=0;k<M;k++)       available[k]+=alloc[index][k];  }         else  {cout<<"出现死锁，无法分配!"<<endl;return 0;  }}if(is_ok){cout<<"不会发生死锁，安全序列是："<<endl;for(int i=0;i<ans.size();i++)cout<<ans[i]<<"  ";cout<<endl;}return 0;}