《銀行家算法的模擬實現(xiàn)》—實驗報告

1、銀行家算法的模擬實現(xiàn)-實驗報告題目：銀行家算法的模擬實現(xiàn)專業(yè)：班級：組員：_指導(dǎo)老師：一、實驗?zāi)康乃梨i會引起計算機工作僵死， 因此操作系統(tǒng)中必須防止。 本實驗的目的在于讓學(xué)生獨立的使用高級語言編寫和調(diào)試一個系統(tǒng)動態(tài)分配資源的簡單模擬程序， 了解死鎖產(chǎn)生的條件和 原因，并采用銀行家算法有效地防止死鎖的發(fā)生，以加深對課堂上所講授的知識的理解。二、實驗內(nèi)容模擬實現(xiàn)銀行家算法實現(xiàn)死鎖避免。要求：初始數(shù)據(jù)（如系統(tǒng)在 T0 時刻的資源分配情況、每一種資源的總數(shù)量）從文本文件讀入，文件中給出最大需求矩陣Max 、分配矩陣Allocation ，在程序中求得需求矩陣Need 和可利用資源向量Available

2、 。三、實驗分析過程1 、整個銀行家算法的思路。先對用戶提出的請求進行合法性檢查， 再進行預(yù)分配， 利用安全性檢查算法進行安全性檢查。1 ） 進程一開始向系統(tǒng)提出最大需求量.2）進程每次提出新的需求（分期貸款 ）都統(tǒng)計是否超出它事先提出的最大需求量.3）若正常 ,則判斷該進程所需剩余剩余量（包括本次申請）是否超出系統(tǒng)所掌握的剩余資源量,若不超出,則分配 ,否則等待2 、算法用到的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和C 語言說明。1 ） 、可利用資源向量2 ） 、最大需求矩陣3 ） 、已分配矩陣4 ） 、還需求矩陣INT AVAILABLEM M 為資源的類型。INT MAXNM N 為進程的數(shù)量。INT ALLOC

3、A TIONNMINT NEEDNN5）、申請各類資源數(shù)量int Requestx; /6 ） 、工作向量int Workx;0 為否，非 0 為是7 ） 、 int Finishy; / 表示系統(tǒng)是否有足夠的資源分配給進程，3 、銀行家算法 （主程序）（ 1 ） 、系統(tǒng)初始化。輸入進程數(shù)量，資源種類，各進程已分配、還需求各資源數(shù)量，各資源可用數(shù)量等（2）、輸入用戶的請求三元組（ I， J， K） ，為進程 I 申請 K 個 J 類資源。（ 3） 、檢查用戶的請求是否小于還需求的數(shù)量，條件是K<=NEEDI,J 。如果條件不符則提示重新輸入，即不允許索取大于需求量（ 4） 、檢查用戶的請

4、求是否小于系統(tǒng)中的可利用資源數(shù)量，條件是K<=AVALIABLEI,J 。如果條件不符則申請失敗，阻塞該進程，重新進行進程動態(tài)資源申請（使用 goto 語句）（ 5 ） 、進行資源的預(yù)分配，語句如下：AVALIBLEIJ= A VALIBLEIJ-K ；ALLOCATIONIJ= ALLOCATIONIJ+K ；NEEDIJ=NEEDIJ-K ；（ 6） 、系統(tǒng)調(diào)用安全性檢查算法（ checksafe（） 函數(shù)）進行檢查，如果檢查通過，則不用回 收，否則進行回收，進程資源申請失敗進入等待。4、安全性檢查算法（checksafe（）子函數(shù)）（ 1 ） 、設(shè)置兩個臨時變量。FINISHN 記

5、錄進程模擬執(zhí)行的結(jié)束狀態(tài)，初值為0 ，如果可以模擬執(zhí)行結(jié)束，則可設(shè)為1，也可設(shè)為其它非零值以表示執(zhí)行的先后次序。WORKM 記錄模擬執(zhí)行中資源的回收情況，初值為 AVAILABLEM 的值。（ 2 ） 、在進程中查找符合以下條件的進程。條件1： FINISHI=0條件2： NEEDIJ =WORKJ（ 3 ） 、如果查找成功則進行資源的模擬回收，語句如下：WORKJ=WORKJ+ALLOCA TIONIJ ；FINISHI=1 或查找到的順序號（ 4） 、如果查找不成功，則檢查所有進程的 FINISH ，如果有一個為0 ，則系統(tǒng)不為0，返回不成功標志。否則返回成功標志。四、系統(tǒng)流程圖五、程序源

6、代碼#include <iostream.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>const unsigned short c=3;/ 資源類數(shù) const unsigned short t=5;/ 進程數(shù) void print();/用于打印輸出表格的函數(shù) void input();/用于輸入的函數(shù) void tryfenpei(int i); 試分配函數(shù)； void refenpei(int i); 恢復(fù)數(shù)據(jù)函數(shù) void checksafe(int s);/ 安全檢測函數(shù) int tempt;int workc;/定義

7、初始化數(shù)組int needtc,requestc,availablec;int maxtc=3, 5, 7 ,9 ,11,6 ,8 ,2 ,9, 5,6 ,3 ,5 ,7 ,4;int allocationtc=1 ,2 ,5 ,4, 8,5 ,4, 1 ,8 ,3 ,3 ,2 ,4, 3, 1;int totalc=17,21,25;int in;/ 用戶選擇的進程號/*main 函數(shù) */int main(int argc,char *argv)int i;char ch='Y'int l=0,m=0,a;for( i=0;i<t;i+)for(int j=0;j&l

8、t;c;j+)needij=maxij-allocationij;for( m=0;m<c;m+)a=0;for(int l=0;l<t;l+)a+=allocationlm;availablem=totalm-a;do if(ch='Y'|ch='y')cout<<"ok,現(xiàn)在開始進入實驗"<<endl;cout<<" 請輸入需要請求的進程號(0-4):"while(cin>>in)if(!(0<=in&&in<=4)"&l

9、t;<endl;cout<<"這里沒有該進程，請重新輸入else break;) cout«"您輸入的是 "<<"p"«in«""«" 進程"«endl; cout«"該進程需求量為：for(i=0;i<c;i+) (needini=maxini-allocationini; cout«needini«""cout«endl; cout«en

10、dl; cout«"請輸入請求資源向量輸入格式為x for(i=0;i<c;i+) (while(cin»requesti) (if(requesti<0) cout«"sorry,輸入的數(shù)字無效"<<endl; else if(requesti>needini)cout«"超出進程需求量"«endl«endl; if(requesti>availablei)cout«"系統(tǒng)沒有足夠多的可用資源量滿足進程需要 "

11、1;endl«endl;else break; ) ) cout<<"輸入成功，您輸入的是： "«requestO«"" «request1«" "«request2;cout«"等待已久的銀行家算法開始執(zhí)行"«endl;tryfenpei(in);/ 分配函數(shù) cout<<"試分配完成"«endl; cout<<"現(xiàn)在進入安全性檢測"«en

12、dl;checksafe(in);/安全性檢測函數(shù) cout<"您還想繼續(xù)銀行家算法的實驗嗎？ (y 繼續(xù)n終止)else if(ch='N'|ch='n') (cout<”感謝您的使用，Bye "«endl«"退出 ing"«endl;break;) else cout<<"輸出無效！請重新輸入 "«endl;)while (cin»ch);return 0;)/*輸出函數(shù)*/void print()(int i,j;cout&

13、lt;<"更新數(shù)據(jù)中."<<endl;cout<<"|1111|"<<endl;cout<<"|1最大需求矩陣|已分配矩陣-|-需求矩陣-|可利用資源-|"<<endl;cout<<"| 資源 | Max | Allocation Need | available |"<<endl;cout<<"| A B C | A B C | A B C | A B C |"<<endl;cou

14、t<<"| 進程 |"<<endl;cout<<"|1111|"<<endl;for(i=0;i<5;i+)(cout<<"| p"<<i<<"| "for(j=0;j<3;j+) cout<<maxij<<" " cout<<" | "for(j=0;j<3;j+)cout<<" "<<allo

15、cationij; cout<<" | "for(j=0;j<3;j+)cout<<" "<<needij;cout<<" |"if(i=0)for(j=0;j<3;j+)cout<<" "<<availablej; cout<<"|"if(i>0)cout<<"|" cout<<endl; cout<<"|1111|"

16、<<endl;/*試分配函數(shù)*/void tryfenpei(int i)for(int f=0;f<c;f+)availablef=availablef-requestf;allocationif=allocationif+requestf;needif=needif-requestf;/* 恢復(fù)數(shù)據(jù)函數(shù) */void refenpei(int i)for(int f=0;f<c;f+)availablef=availablef+requestf;allocationif=allocationif-requestf;needif=needif+requestf;int

17、 com(int *p,int *q)int i;for(i=0;i<c;i+)if(pi>qi)return 0;return 1;/* 安全檢測函數(shù) */void checksafe(int s)int flag,tempt,i,j,l,k=0;bool finisht;for(i=0;i<t;i+)finishi=false;for(j=0;j<c;j+)workj=availablej;cout<<"|"<<endl;cout<<"| resource |-Work+Allocation-|-Fi

18、nish-|"<<endl;cout<<"| | A B C | T/F |"<<endl;cout<<"|programme |"<<endl;cout<<"|"<<endl;for(i=0;i<t;i+)l=0;for(j=0;j<c;j+)if(needij>workj)l=1;break;if(finishi=false&&l=0)(cout<<"| p"<<

19、;i<<"| "；for(j=0;j<c;j+)(workj=workj+allocationij;if(workj>9)cout<<""<<workj<<""elsecout<<""<<workj<<""cout<<""cout<<"|"cout<<" "finishi=true;cout<<

20、"true "cout<<"|"tempk=i;cout<<'temp="<<tempk<<endl;k+;i=-1;從用戶選擇的進程開始對每個進程都要檢測cout<<endl;cout<<"|11|"<<endl<<endl;for(i=0;i<t;i+)(if(finishi=false)flag=1;if(flag=1)(cout<<"系統(tǒng)不安全！本次資源申請不成功感！ "<

21、;<endl;cout<<"正在恢復(fù)原來的數(shù)據(jù)"<<endl;refenpei(in);cout<<"恢復(fù)數(shù)據(jù)成功！正在打印輸出 "<<endl;print();else(cout<<"找到一個安全系列："for(i=0;i<t;i+)cout<<"P"<<tempi<<"->"cout<<endl<<"已通過安全性測試!"<<

22、endl<<endl<<endl;cout<<"開始給第"<<"p"<<in<<""<<"進程分配資源"<<endl;cout<<"分配完成！打印輸出"<<endl<<endl;print();cout<<endl;五、程序運行結(jié)果及分1 、運行結(jié)果分配資源：輸入初值，進行安全性測試，結(jié)果安全序列，依次為 P4-P0-P1-P2-P3jO 'C:

23、Program FilesMicrosoft Visual StudioMyProject£lDebugl.exe'貨入程/R4 Jmy 井號L寸 皎請P量 詈展罐進工Az - t口王口王4求r感女 請宓元入 人成配進 欠分在 青4獸觀.:1的 fA 源您 資，領(lǐng) 檢 性 “全¥4 3等待已久的銀行家算法開始執(zhí)行resource i-Work+ftllocation-!Fin ih-!： A B C ： T/F 1S!75' ti'ue!910! true1?15*true1823!true212SItrue0 475 6 111資源不足，無法繼續(xù)實

24、驗:系統(tǒng)沒有.系統(tǒng)沒有足夠多的可用資源量滿足進程需要 系統(tǒng)沒有足夠多的可用資源量滿足進程需要2、出現(xiàn)問題及解決方案本程序考慮了程序功能實現(xiàn)、格式顯示合理化、輸入錯誤異常處理等各個方面的設(shè) 計，盡可能使程序設(shè)計的更加完美。在長期的設(shè)計調(diào)試過程中遇到過許多問題，通過網(wǎng) 上搜索、查詢資料、調(diào)試試驗等方法一一解決。下面大致羅列一些主要問題：(1)、關(guān)于某些判斷算法優(yōu)劣問題：在程序中很多地方都會用到循環(huán)判斷是否符合條件的算法，在設(shè)計這些算法時 有很多方法，而有的算法可以更節(jié)省時間。如下安全性算法中尋找尋找符合 Finishi=0條件的進程的例子：/*算法一：for (j=0; j<m; j+)if

25、 (Workj>=Needij) counter=counter+1;/ 記數(shù) if(counter=m) */算法二：for (j=0; j<m; j+)if (Workj>=Needij); 可用大于等于需求elsecounter=1;break;if(counter!=1) 顯然算法二要優(yōu)于算法一。本程序中還有很多類似的地方。這里主要考慮的是一個 程序的優(yōu)化設(shè)計問題。(2)、關(guān)于某些系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用時的執(zhí)行順序：在調(diào)用一些系統(tǒng)函數(shù)如getch()、system("pause")等時發(fā)現(xiàn)其執(zhí)行順序的一些問題。如類似：cout<<" =

26、"<<endl;cout<<" nnn"<<endl;system("pause");/ 暫停調(diào)試時發(fā)現(xiàn)此時：在Microsoft Visual C+ 6.0中先執(zhí)行system("pause")再輸出顯 示，而在調(diào)試器 Bloodshed Dev-C+中則順序執(zhí)行；但當把 cout<<" nnn"<<endl;改 為cout<<endl<<endl<<endl;其他不變時，則在兩中調(diào)試器中均為順序執(zhí)行，即先顯

27、 示后暫停。查找了一下相關(guān)幫助：在 OSTREAM.H 中有這樣的一個inline 函數(shù)：inline _CRTIMP ostream& _cdecl endl(ostream& _outs) return _outs << 'n' << flush; 也就是說endl= return _outs << 'n' << flush;endl除了寫'n進外，還調(diào)用flush函數(shù)，刷新緩沖區(qū)，把緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)寫入文件或屏幕。如果考慮效率就用 'n'( 3 ) 、關(guān)于設(shè)置暫停的方法：在有些地方需要暫停一下以便于用戶查看信息等， 總結(jié)了下大致可用以下幾中方法：方法一：#include <s