操作系统银行家算法实验报告-(1)

1银行家算法实验报告【实验目的】（1）根据设计题目的要求，充分地分析和理解题目，叙述系统的要求，明确程序要求实现的功能以及限制条件。（2）明白自己需要用代码实现的功能，清楚编写每部分代码的目的，做到有的放矢，有条理不遗漏的用代码实现银行家算法。【实验要求】（1）了解和理解死锁；（2）理解利用银行家算法避免死锁的原理；（3）会使用某种编程语言。【实验原理】一、安全状态指系统能按照某种顺序如P1,P2,…,Pn(称为P1,P2,…,Pn序列为安全序列)，为每个进程分配所需的资源，直至最大需求，使得每个进程都能顺利完成。二、银行家算法假设在进程并发执行时进程i提出请求j类资源k个后，表示为Requesti[j]=k。系统按下述步骤进行安全检查：（1）如果Requesti≤Needi则继续以下检查，否则显示需求申请超出最大需求值的错误。（2）如果Requesti≤Available则继续以下检查，否则显示系统无足够资源，Pi阻塞等待。（3）系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：Available［j］∶=Available［j］-Requesti[j］;Allocation［i,j］∶=Allocation［i,j］+Requesti［j］;Need［i,j］∶=Need［i,j］-Requesti［j］;（4）系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。若安全，才正式将资源分配给进程Pi，以完成本次分配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。三、安全性算法（1）设置两个向量：①工作向量Work:它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，它含有m个元素，在执行安全算法开始时，Work∶=Available;②Finish:它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。开始时先做Finish［i］∶=false;当有足够资源分配给进程时，再令Finish［i］∶=true。（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：①Finish［i］=false;②Need［i,j］≤Work［j］；若找到，执行步骤(3)，否则，执行步骤(4)。（3）当进程Pi获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资2源，故应执行：Work［j］∶=Work［i］+Allocation［i,j］;Finish［i］∶=true;gotostep2;（4）如果所有进程的Finish［i］=true都满足，则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。【实验步骤】参考实验步骤如下：（1）参考图1-1所示流程图编写安全性算法。NY所有finish都为true？输出安全序列NYN存在Finish[i]=false&&Need[i][j]=Available[j]初始化Work和FinishFinish[i]=true，Work[j]=Work[j]+Allocation[i][j]所有进程都找完了？Y开始图1-1安全性算法流程图输出系统不安全3（2）银行家算法流程图（3）编写统一的输出格式。每次提出申请之后输出申请成功与否的结果。如果成功还需要输出变化前后的各种数据，并且输出安全序列。结束否是申请失败。以上分配作废，恢复原来的分配状态：Available[j]=Available[j]+Requesti[j]Allocation[i][j]=Allocation[i][j]－Requesti[j]Need[i][j]=Need[i][j]+Requesti[j]NYNYRequesti[j]Need[i][j]出错返回：return(error)Requesti[j]Available[j]出错返回：(进程阻塞)return(error)Available[j]=Available[j]–Requesti[j]Allocation[i][j]=Allocation[i][j]+Requesti[j]Need[i][j]=Need[i][j]–Requesti[j]假定分配：输入初始参数（资源分配及请求情况）开始假定分配之后，系统安全吗？申请成功。输出各种数据的变化图1-2银行家算法流程图4（4）参考图1-2所示流程图编写银行家算法。（5）编写主函数来循环调用银行家算法。【参考代码】部分参考代码如下：#includeiostream.h#includestring.h#defineM3//资源的种类数#defineN5//进程的个数voidoutput(intiMax[N][M],intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]);//统一的输出格式boolsafety(intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]);boolbanker(intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]);voidmain(){inti,j;//当前可用每类资源的资源数intiAvailable[M]={3,3,2};//系统中N个进程中的每一个进程对M类资源的最大需求intiMax[N][M]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};//iNeed[N][M]每一个进程尚需的各类资源数//iAllocation[N][M]为系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数intiNeed[N][M],iAllocation[N][M]={{0,1,1},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}};//进程名charcName[N]={'a','b','c','d','e'};boolbExitFlag=true;//退出标记charch;//接收选择是否继续提出申请时传进来的值boolbSafe;//存放安全与否的标志//计算iNeed[N][M]的值for(i=0;iN;i++)for(j=0;jM;j++)iNeed[i][j]=iMax[i][j]-iAllocation[i][j];//输出初始值output(iMax,iAllocation,iNeed,iAvailable,cName);//判断当前状态是否安全bSafe=safety(iAllocation,iNeed,iAvailable,cName);//是否继续提出申请while(bExitFlag){cout\n继续提出申请？\ny为是；n为否。\n;cinch;switch(ch){5case'y'://cout调用银行家算法;bSafe=banker(iAllocation,iNeed,iAvailable,cName);if(bSafe)//安全，则输出变化后的数据output(iMax,iAllocation,iNeed,iAvailable,cName);break;case'n':cout退出。\n;bExitFlag=false;break;default:cout输入有误，请重新输入：\n;}}}//输出voidoutput(intiMax[N][M],intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]){inti,j;cout\n\tMax\tAllocation\tNeed\tAvailableendl;cout\tABC\tABC\tABC\tABCendl;for(i=0;iN;i++){coutcName[i]\t;for(j=0;jM;j++)coutiMax[i][j];cout\t;for(j=0;jM;j++)coutiAllocation[i][j];cout\t;for(j=0;jM;j++)coutiNeed[i][j];cout\t;cout;//Available只需要输出一次if(i==0)for(j=0;jM;j++)coutiAvailable[j];coutendl;}}//安全性算法，进行安全性检查；安全返回true，并且输出安全序列，不安全返6回false，并输出不安全的提示；boolsafety(intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]){inti,j,flag,x=0;charnum[5];intWork[M];boolFinish[N];//定义基本变量for(j=0;j3;j++)Work[j]=iAvailable[j];//将iAvailable的值赋给Workfor(i=0;i5;i++)//将Finish全部置为FalseFinish[i]=false;while(true)//执行无限循环，满足条件时跳出{flag=0;//每次循环开始时将记录本次循环中是否有使有满足条件iAllocation的标志置为0，若为0表示不存在，若不为0表示存在for(i=0;i5;i++)//执行循环，看有没有满足条件的iAllocation{if(Finish[i]==false&&Work[0]=iNeed[i][0]&&Work[1]=iNeed[i][1]&&Work[2]=iNeed[i][2]){for(j=0;j3;j++){Work[j]+=iAllocation[i][j];//Work[j]+=Work[j]+iAllocation[i][j]}Finish[i]=true;//将Finish置trueflag++;//标志加1num[x++]=cName[i];//将该序列名赋给数组num[]}}if(flag==0){cout无安全序列;//标志为0，证明已无满足条件iAllocation，退出循环，返回falsereturnfalse;}if(Finish[0]==true&&Finish[1]==true&&Finish[2]==true&&Finish[3]==true&&7Finish[4]==true)//若所有Finish置为true，输出安全数列，返回True{cout\n;cout安全序列为：;for(x=0;x5;x++)coutnum[x];cout\n;returntrue;}}returntrue;}//安全返回true，不安全返回falseboolbanker(intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]){intiMax[N][M]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};intt,i,Request[3],check_1[3];charx;//定义变量cout请输入进程名：;//输入进程名cinx;if(x=='a')i=0;if(x=='b')i=1;if(x=='c')i=2;if(x=='d')i=3;if(x=='e')i=4;cout请输入各资源数量：;//输入变量名for(t=0;t3;t++)cinRequest[t];for(t=0;t3;t++)//检查数值{check_1[t]=Request[t]+iAllocation[i][t];}for(t=0;t3;t++){if((iMax[i][t]-check_1[t])0){cout\n资源申请超过最大需求量！！！\n;returnfalse;}}8for(t=0;t3;t++)//检查数值{if((iAvail