操作系统：银行家算法（避免死锁）

来源：互联网发布：矩阵分解翻译编辑：程序博客网时间：2024/05/18 03:18
算法介绍：
程序实现：
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/***************************************************** 
 
            程序：银行家算法实现 
            作者：小单 
            时间: 2013年11月5日 
 
******************************************************/  
#include <iostream>  
#include <string>  
using namespace std;  
  
#define MAXPROCESS  50  //所能执行的进程最大数  
#define MAXRESOURCE 50  //资源最大数  
  
//银行家算法中的数据结构  
int Available[MAXRESOURCE];  //可用资源向量  
int Max[MAXPROCESS][MAXRESOURCE];   //最大需求矩阵  
int Allocation[MAXPROCESS][MAXRESOURCE];  //分配矩阵  
int Need[MAXPROCESS][MAXRESOURCE];   //需求矩阵  
int Request[MAXPROCESS][MAXRESOURCE];  //请求向量  
  
//安全性算法中的数据结构  
int Work[MAXRESOURCE];    //工作向量  
bool Finish[MAXPROCESS];    //表示是否有足够的资源分配给进程  
int SafeSeries[MAXPROCESS];  //安全序列  
  
////////////////////////////////////////////////////  
int n;  //当前系统中的进程数  
int m;   //当前系统中的资源数  
  
  
  
//////////////////////////////////////////////////////////  
//算法初始化  
void InitAlgorithm()  
{  
    cout << "请输入系统所要运行的进程总数:";  
    cin >> n;  
    cout << "请输入系统中分配的资源种类数：";  
    cin >> m;  
    int i,j;  
  
    //可利用资源向量的初始化  
    cout << "请分别输入" << m << "类资源的当前可利用资源数目:";  
    for( i = 0; i < m; ++i )  
    {  
        cin >> Available[i];  
    }  
  
    //最大需求矩阵的初始化  
    cout << "请输入各进程对各资源的最大需求矩阵(按"  
        << n << "*" << m << "矩阵格式输入):" << endl;  
    for( i = 0; i < n; ++i )  
    {  
        for( j = 0; j < m; ++j )  
        {  
            cin >> Max[i][j];  
        }  
    }  
  
    //分配矩阵的初始化  
    cout << "请输入分配矩阵(按"  
        << n << "*" << m << "矩阵格式输入):" << endl;  
    for( i = 0; i < n; ++i )  
    {  
        for( j = 0; j < m; ++j )  
        {  
            cin >> Allocation[i][j];  
        }  
    }  
  
    //需求矩阵的初始化  
    cout << "请输入此刻的需求矩阵(按"  
    << n << "*" << m << "矩阵格式输入):" << endl;  
    for( i = 0; i < n; ++i )  
    {  
        for( j = 0; j < m; ++j )  
        {  
            cin >> Need[i][j];  
        }  
    }  
  
}  
  
//输出资源分配情况  
void PrintSrcAlloc()  
{  
    int i,j;  
    for( i = 0; i < n; ++i )  
    {  
        cout << "进程P" << i << "的总体分配情况:" << endl;  
        cout << "\tMax: ";  
        for( j = 0; j < m; ++j )  
        {  
            cout << Max[i][j] << " ";  
        }  
        cout << endl;  
  
        cout << "\tAllocation：";  
        for( j = 0; j < m; ++j )  
        {  
            cout << Allocation[i][j] << " ";  
        }  
        cout << endl;  
  
        cout << "\tNeed：";  
        for( j = 0; j < m; ++j )  
        {  
            cout << Need[i][j] << " ";  
        }  
        cout << endl;  
        cout << endl;  
    }  
  
    cout << "可利用资源情况：";  
    for( i = 0; i < m; ++i )  
    {  
        cout << Available[i] << " ";  
    }  
    cout << endl;  
    cout << endl;  
  
}  
  
//输出此时进程iProcess利用安全性算法的分析情况  
void PrintSafeSeries( int iProcess )  
{  
    int j;  
    cout << "进程P" << iProcess << "的安全性分析情况:" << endl;  
    cout << "\tWork: ";  
    for( j = 0; j < m; ++j )  
    {  
        cout << Work[j] << " ";  
    }  
    cout << endl;  
      
    cout << "\tNeed：";  
    for( j = 0; j < m; ++j )  
    {  
        cout << Need[iProcess][j] << " ";  
    }  
    cout << endl;  
      
    cout << "\tAllocation：";  
    for( j = 0; j < m; ++j )  
    {  
        cout << Allocation[iProcess][j] << " ";  
    }  
    cout << endl;  
      
    cout << "\tWork + Allocation：";  
    for( j = 0; j < m; ++j )  
    {  
        cout << Work[j] + Allocation[iProcess][j] << " ";  
    }  
    cout << endl;  
  
    cout << "Finish[" << iProcess << "] = " << Finish[iProcess] << endl;  
    cout << endl;  
  
  
}  
  
//判断是否存在安全序列  
bool IsSafe()  
{  
    int i;  
    for( i = 0; i < n; ++i )  
    {  
        if( !Finish[i] )  
            return false;  //不存在安全序列  
    }  
    return true;//存在安全序列  
}  
  
//界面  
void Menu()  
{  
    cout << "\t\t ==========================================="  << endl;  
    cout << "\t\t|                                           |" << endl;  
    cout << "\t\t|         程序：银行家算法的模拟实现        |" << endl;  
    cout << "\t\t|         作者：小单                        |" << endl;  
    cout << "\t\t|         时间：2013.11.5                   |" << endl;  
    cout << "\t\t|                                           |" << endl;  
    cout << "\t\t ==========================================="  << endl;  
}  
  
  
//选出满足条件的进程  
//函数返回进程编号  
//若不存在满足条件的，则返回false,否则返回true  
bool SelectProcess( int &iProcNum )  
{  
    iProcNum = -1;  
    int i, j;  
    for( i = 0; i < n; ++i )  
    {  
        if ( Finish[i] )  //Finish[i] != false  
        {  
            continue;  
        }  
        for ( j = 0; j < m; ++j )  
        {  
            if ( Need[i][j] > Work[j] )  
            {  
                break;  
            }  
        }  
        if ( j == m )  //满足条件  
        {  
            iProcNum = i;  
            return true;    
        }  
    }  
    return false;  
}  
  
//安全性算法  
bool SafeAlgorithm()  
{  
    int i,j;  
  
    //初始化Finish向量  
    for( i = 0; i < n; ++i )  
    {  
        Finish[i] = false;  
    }  
  
    //初始化工作向量  
    for ( j = 0; j < m; ++j )  
    {  
        Work[j] = Available[j];  
    }  
  
    int iProcNum;  
    //选择满足条件的进程  
    i = 0;  
    while( SelectProcess( iProcNum) )  
    {  
        Finish[iProcNum] = true;  
        PrintSafeSeries( iProcNum );  //输出此时利用安全性算法的分析情况  
        int k;  
        for ( k = 0; k < m; ++k )  
        {  
            Work[k] += Allocation[iProcNum][k];  
        }  
        SafeSeries[i++] = iProcNum;  //进程号加入安全序列数组  
  
          
    }  
  
    if( IsSafe() )  
    {  
        return true;  //存在一个安全序列  
    }  
  
    return false;  //不存在一个安全序列  
  
}  
  
  
//银行家算法  
void BankAlgorithm()  
{  
    int i,j;  
    cout << "请输入请求分配的进程号(0 - " << n-1 << "): ";  
    cin >> i;  
    cout << "请依次输入进程P" << i << "对" << m << "类资源的请求分配量: ";  
    for( j = 0; j < m; ++j )  
    {  
        cin >> Request[i][j];  
    }  
  
    //步骤一  
    for( j = 0; j < m; ++j )  
    {  
        if( Request[i][j] > Need[i][j] )  
        {  
            cout << "请求的资源已超过该资源宣布的最大值，请求资源失败!!" << endl;  
            return;  
        }  
    }  
  
    //步骤二  
    for( j = 0; j < m; ++j )  
    {  
        if( Request[i][j] > Available[j] )  
        {  
            cout << "没有足够的资源，请求资源失败!!" << endl;  
            return;  
        }  
    }  
  
    //步骤三  
    //系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改相应的数值  
    for ( j = 0; j < m; ++j )  
    {  
        Available[j] -= Request[i][j];  
        Allocation[i][j] += Request[i][j];  
        Need[i][j] -= Request[i][j];  
    }  
  
    //步骤四  
    //系统执行安全性算法  
    if ( !SafeAlgorithm() ) //检测到不安全，则恢复原来的状态  
    {  
        for ( j = 0; j < m; ++j )  
        {  
            Available[j] += Request[i][j];  
            Allocation[i][j] -= Request[i][j];  
            Need[i][j] += Request[i][j];  
        }     
    }  
  
}  
  
  
  
int main()  
{  
    Menu();  
    InitAlgorithm();  
    PrintSrcAlloc();  //打印当前资源情况  
    system("pause");  
    SafeAlgorithm();  
    while(1)  
    {  
        string flag;  
        if( IsSafe() )  
        {  
            //存在安全序列  
            cout << "恭喜！！资源分配成功!!" << endl;  
            int i;  
            cout << "此时刻存在的一个安全序列为：";  
            for ( i = 0; i < n - 1; ++i )  
            {  
                cout << "P" << SafeSeries[i] << "-->";  
            }  
            cout << "P" << SafeSeries[i] << endl;  
            cout << "继续操作吗？[Y/N]:";  
            cin >> flag;  
        }  
        else  
        {  
            cout << "资源分配失败!!" << endl;  
            cout << "继续操作吗？[Y/N]:";  
            cin >> flag;  
        }  
  
        if ( flag == "Y" || flag == "y" )  
        {  
            ;  
        }  
        else  
        {  
            break;  
        }  
        BankAlgorithm(); //执行银行家算法  
  
    }  
  
  
    return 0;  
  
}  
程序测试结果如下：
0 0