操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題報(bào)告

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告（本科/專(zhuān)科）課程：操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)： 姓名： 班級(jí)： 教師： 時(shí)間：2012.12.7 -2013.1.7 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系15 / 17文檔可自由編輯打印設(shè)計(jì)名稱(chēng)：哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題設(shè)計(jì)內(nèi)容、目的與要求：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)現(xiàn)哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題的同步深入了解和掌握進(jìn)程同步和互斥的原理。內(nèi)容和要求： 哲學(xué)家有N個(gè)，也定全體到達(dá)后開(kāi)始討論：在討論的間隙哲學(xué)家進(jìn)餐，每人進(jìn)餐時(shí)都需使用刀、叉各一把，所有哲學(xué)家刀和叉都拿到后才能進(jìn)餐。哲學(xué)家的人數(shù)、餐桌上的布置自行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)刀和叉的互斥使用算法的程序?qū)崿F(xiàn)。計(jì)劃與進(jìn)度安排：1：設(shè)置初始條件（12月17號(hào)）（1）操作系統(tǒng)：windows（2）程序設(shè)

2、計(jì)語(yǔ)言：C+（3）設(shè)定圓桌上有六個(gè)哲學(xué)家，三對(duì)刀叉。2：詳細(xì)設(shè)計(jì)：（12月18號(hào)至1月6號(hào)）（1）：設(shè)計(jì)一個(gè)程序，能夠顯示當(dāng)前各哲學(xué)家的狀態(tài)和桌上餐具的使用情況，并能無(wú)死鎖的推算出下一狀態(tài)各哲學(xué)家的狀態(tài)和桌上餐具的使用情況。即設(shè)計(jì)一個(gè)能安排哲學(xué)家正常生活的程序。（2）：為哲學(xué)家設(shè)計(jì)3種狀態(tài)，即“等待”“進(jìn)餐”“思考”。每個(gè)哲學(xué)家重復(fù)進(jìn)行“等待”-“進(jìn)餐”-“思考”的行動(dòng)循環(huán)。（3）：確定程序模塊。（4）：編寫(xiě)程序。（5）：調(diào)試修改。（6）：結(jié)果分析。設(shè)計(jì)過(guò)程、步驟（可加頁(yè)）：1. 分工：湯正愿：課題分析，模塊設(shè)計(jì)，主函數(shù)的編寫(xiě)； 洪志飛：課題分析，模塊設(shè)計(jì)，子函數(shù)的編寫(xiě)。2.確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Phi

3、losopher-number:int-status:int+Philosopher(in num:int)+find() const:int+getinfo() const:int+Change():void圖3-1 哲學(xué)家類(lèi)的UML圖程序中定義一個(gè)哲學(xué)家類(lèi)，包含兩個(gè)私有對(duì)象和四個(gè)公有對(duì)象。Number對(duì)象：報(bào)訊哲學(xué)家的編號(hào)。Status對(duì)象：用于保存當(dāng)前該哲學(xué)家的狀態(tài)，0表示正在等待（即處于饑餓狀態(tài)）1表示得到餐具正在吃飯，2表示正在思考Philosopher(int num)方法：哲學(xué)家類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，參數(shù)num表示哲學(xué)家編號(hào)find() const方法：返回該哲學(xué)家編號(hào)getinfo()

4、const方法：返回哲學(xué)家當(dāng)前狀態(tài)Change()方法：根據(jù)題目要求改變哲學(xué)家的狀態(tài)（等待-進(jìn)餐-思考-等待）另外，程序中包含一個(gè)公有對(duì)象，bool類(lèi)型數(shù)組tools6，用來(lái)保存6把餐當(dāng)前狀態(tài)：true表示該餐具當(dāng)前空閑，false表示該餐具當(dāng)前正被使用。程序中還包含兩個(gè)公有函數(shù)：print和toolstatus。Print用來(lái)返回一個(gè)哲學(xué)家的狀態(tài)，toolstatus用來(lái)返回一個(gè)餐具的狀態(tài)。3.模塊分析。（1）主程序模塊：（2）狀態(tài)改變模塊：（3）返回哲學(xué)家狀態(tài)模塊：(4)返回餐具狀態(tài)模塊：結(jié)果與分析（可以加頁(yè)）： 程序運(yùn)行開(kāi)始界面 哲學(xué)家狀態(tài)：1號(hào)，3號(hào)，5號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入等待狀態(tài)，2號(hào)，4號(hào)

5、哲學(xué)家進(jìn)入就餐狀態(tài)，6號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入思考狀態(tài)，只有4號(hào)，5號(hào)餐具空閑。 哲學(xué)家狀態(tài)：1號(hào)，3號(hào)，6號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入等待狀態(tài)，2號(hào)，4號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入思考狀態(tài)，5號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入就餐狀態(tài)，只有3號(hào)，4號(hào)餐具在使用。退出程序結(jié)果分析：狀態(tài)1：1號(hào)，3號(hào)，5號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入就餐狀態(tài)，其他哲學(xué)家仍然等待，6把用餐工具都在使用。 狀態(tài)2：1號(hào)，3號(hào)，5號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入思考狀態(tài)，6號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入就餐狀態(tài)，只有4號(hào)，5號(hào)餐具在使用。狀態(tài)3：1號(hào)，3號(hào)，5號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入等待狀態(tài)，2號(hào)，4號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入就餐狀態(tài)，6號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入思考狀態(tài)，只有4號(hào)，5號(hào)餐具空閑。狀態(tài)4：1號(hào)，3號(hào)，6號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入等待狀態(tài)，2號(hào)，4號(hào)哲學(xué)家進(jìn)入思考狀態(tài)，5號(hào)哲

6、學(xué)家進(jìn)入就餐狀態(tài)，只有3號(hào)，4號(hào)餐具在使用。分析：程序能夠?qū)崿F(xiàn)哲學(xué)家的思考，就餐，等待狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，餐具能夠?qū)崿F(xiàn)互斥。設(shè)計(jì)體會(huì)與建議： 經(jīng)過(guò)了前后共2周的時(shí)間，我完成了這次課程設(shè)計(jì)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多課本上學(xué)不到的知識(shí)，注意到了許多課本上沒(méi)有提到的東西。而且，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我得到了一個(gè)很好的理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)，鍛煉了通過(guò)理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力。正所謂“實(shí)踐出真知”，有些代碼看上去沒(méi)什么問(wèn)題，但是實(shí)際運(yùn)行起來(lái)就是不出正確結(jié)果。代碼內(nèi)部可能存在邏輯或語(yǔ)法等方面我們平時(shí)不會(huì)注意到的小問(wèn)題，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我積累了不少這樣小問(wèn)題的解決方法。設(shè)計(jì)中總會(huì)遇到這樣那樣的問(wèn)題，遇到問(wèn)題勢(shì)必要自己分

7、析問(wèn)題，通過(guò)各種渠道解決問(wèn)題，比如利用互聯(lián)網(wǎng)。這次課程設(shè)計(jì)也加強(qiáng)了我上網(wǎng)查數(shù)檢索問(wèn)題的能力。有些時(shí)候，學(xué)習(xí)到的知識(shí)是次要的，重要的是學(xué)習(xí)知識(shí)的方法。源程序代碼：#include #include #include #include #include using namespace std; bool tools6;/全局變量，用餐工具CRITICAL_SECTION cs; /信號(hào)量, 在線(xiàn)程中使用，臨界區(qū),當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行了EnterCritialSection之后，cs里面的信息便被修改了，以指明哪一個(gè)線(xiàn)程占用了它。class Philosopher private: int number;

8、int status; /*標(biāo)記當(dāng)前哲學(xué)家的狀態(tài),0表示正在等待(即處于饑餓狀態(tài)),1表示得到兩支筷子正在吃飯,2表示正在思考*/public:Philosopher(int num=0): status(2), number(num) int find() const return number; int getinfo() const return status; void Change() ; /狀態(tài)改變函數(shù); void Philosopher:Change() EnterCriticalSection (&cs) ; /進(jìn)入臨界區(qū)if(status=1)/正在進(jìn)餐toolsnumber

9、%6=true; /放下左手工具tools(number-1)%6=true; /放下右手工具status=2;/改變狀態(tài)為思考 else if(status=2)/思考中 status=0; /改變狀態(tài)為等待 else if(status=0)/等待中 if(toolsnumber%6&tools(number-1)%6) /左右手兩邊工具均為空閑狀態(tài)toolsnumber%6=false; /拿起左手工具tools(number-1)%6=false; /拿起右手工具status=1; LeaveCriticalSection (&cs) ; string print(Philosophe

10、r *pA) /pA-Change(); int i=pA-getinfo(); string str; if(i=0) str=等待; else if(i=1) str=就餐; else str=思考; return str; string toolstatus(bool a)string state;if(a=true)state=閑;if(a=false)state=用;return state;int main() char con = y; /判斷是否繼續(xù)for(int i=0;i6;i+) toolsi=true; /3組刀叉都未使用，初始化Philosopher P1(1),P2

11、(2),P3(3),P4(4),P5(5),P6(6); InitializeCriticalSection (&cs) ; /初始化初始化臨界區(qū)cout-狀態(tài)說(shuō)明示意圖：-endl;cout哲學(xué)家0號(hào)的狀態(tài)endl;cout哲學(xué)家5號(hào)的狀態(tài)叉3的狀態(tài)刀1的狀態(tài)哲學(xué)家1號(hào)的狀態(tài)endl;cout 刀3的狀態(tài) 叉1的狀態(tài)endl;cout哲學(xué)家4號(hào)的狀態(tài)叉2的狀態(tài)刀2的狀態(tài)哲學(xué)家2號(hào)的狀態(tài)endl;cout哲學(xué)家3號(hào)的狀態(tài)endl;cout餐具的狀態(tài)， 用 表示使用中， 閑 表示空閑中。endl;cout-endl;cout哲學(xué)家們開(kāi)始生活：endl;coutendl;coutendl;while(con=y) P1.Change();P2.Change();P3.Change();P4.Change();P5.Change();P6.Change();cout當(dāng)前狀態(tài)為：endl;coutP1.find()print(&P1)endl;coutP6.find()print(&P6)toolstatus(tools0)toolstatus(tools1)P2.find()print(&P2)endl;cout toolstatus(tools5) toolstatus(tools2)endl