操作系统：银行家算法（避免死锁）

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：