2024年银行家算法设计实验报告

银行家算法设计试验报告一．题目分析银行家算法：我们能够把操作系统看做是银行家，操作系统管理的资源相称于银行家管理的资金，进程向操作系统祈求资源相称于客户向银行家贷款。操作系统按银行家制定的规则为进程分派资源，当进程初次申请资源时，要测试该进程尚需求的资源量，若是系统现存的资源能够满足它尚需求的资源量，则按目前的申请量来分派资源，否则就推迟分派。当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程申请的资源量是否超出了它尚需的资源量。若超出则拒绝分派，若没有超出则再测试系统尚存的资源是否满足该进程尚需的资源量，若满足即可按目前的申请量来分派，若不满足亦推迟分派。2.基本要求：（1）能够输入某系统的资源以及T0时刻进程对资源的占用及需求情况的表项，以及T0时刻系统的可利用资源数。（2）对T0时刻的进行安全性检测，即检测在T0时刻该状态是否安全。（3）进程申请资源，用银行家算法对其进行检测，分为如下三种情况：A.所申请的资源不小于其所需资源，提示分派不合理不予分派并返回B.所申请的资源未不小于其所需资源，但不小于系统此时的可利用资源，提示分派不合理不予分派并返回。C.所申请的资源未不小于其所需资源，亦未不小于系统此时的可利用资源，预分派并进行安全性检查：a.预分派后系统是安全的，将该进程所申请的资源予以实际分派并打印后返回。b.与分派后系统进入不安全状态，提示系统不安全并返回。（4）对输入进行检查，即若输入不符合条件，应当报错并返回重新输入。3.目标：依照设计题目标要求，充足地分析和了解题目，论述系统的要求，明确程序要求实现的功效以及限制条件。明白自己需要用代码实现的功效，清楚编写每部分代码的目标，做到有的放矢，有条理不遗漏的用代码实现银行家算法。二.概要设计1.算法思绪：先对用户提出的祈求进行合法性检查，即检查祈求是否不小于需要的，是否不小于可利用的。若祈求合法，则进行预分派，对分派后的状态调用安全性算法进行检查。若安全，则分派；若不安全，则拒绝申请，恢复到本来的状态，拒绝申请。2.安全性算法步骤（1）设置两个变量①剩余资源变量盘p[]。它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，p[N]=S[N]②标识数组C[]。它表示系统是否有足够的资源分派给进程，使之运行完成，开始时先做C[i]=’F’，当有足够资源分派给进程时，令C[i]=’T’。（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：①C[i]=’F’②Q[][]<=p[]如找到，执行步骤（3）；否则，执行步骤（4）。（3）当进程T取得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分派给它的资源，故应执行：p[]=p[]+R[][];C[i]=’T’;转向步骤（2）。（4）假如所有进程的C[i]=’T’,则表示系统处在安全状态；否则，系统处在不安全状态。3.进程祈求算法步骤（1）假如Request[][]＜=Q[],则转向步骤(2)；否则，以为犯错，因为它所需要的资源数已超出它所宣布的最大值。（2）假如Request[][]＜=p[][],则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，进程必须等候。（3）系统试探把要求的资源分派给进程Tt(t从1开始),并修改下面数据结构中的数值：

p[j]=p[j]-Request[t-1][j];

R[t-1][j]=R[t-1][j]+Request[t-1][j];

Q[t-1][j]=Q[t-1][j]-Request[t-1][j];(4)系统执行安全性算法，检查本次资源分派后，系统是否处在安全状态。4.重要用到的数据结构：最大需求矩阵Max[N][N]已分派矩阵R[N][N]仍需求矩阵Q[N][N]=Max[N][N]-R[N][N]可利用资源向量p[N]申请各类资源向量Request[N]工作向量work[],C[N](7)各类资源总数S[N];5.程序模块：voidmain()系统的主函数，用来显示资源的分派情况和提示信息，同时用Main函数来调用其他子程序。intcheck();安全性检查函数，用来检查是否有安全序列，假如存在则返回一个‘1’给主函数，否则返回‘0’。intjudge();进程祈求函数，用来进行资源祈求，分为手动的和随机申请。同时对申请的资源进行判断，检查申请是否有效，假如有效则返回一个‘1’给主函数，否则返回‘0’。三．流程图1.银行家算法Main()函数流程图2.安全性检查算法check()函数流程图调用check()函调用check()函数p[]=S[]C[]=’F’Q[i][j]<=p[j]C[i]=’F’?p[j]=p[j]+R[i][j]C[i]=’T’YN所有进程的C[i]==’T’?l=m?YN输出安全序列，并打印出目前资源分派情况输出提示：系统不安全调用结束j=n?YN进程祈求算法judge()函数流程图四．运行成果及阐明输入进程总数，资源总类，每类资源总数；然后输入已分派矩阵，最大需求矩阵，系统会求出尚需矩阵并且在屏幕上输出；然后系统调用check（）安全检查函数进行安全检查，会在屏幕上输出系统是否安全，若安全，则会输出安全序列；接着系统调用judge（）祈求分派函数，屏幕上提示输入要申请资源的序列号和要申请的各类资源数，输入以后，系统会进行判断要申请的资源数是否小于剩余资源数，是否小于或等于最大需求数，若都小于，系统会进行安全检查，若安全，系统就会进行资源分派。运行成果如下：五、总结通过这次的课程设计，我了解掌握了银行家算法，学会模拟实现资源分派，同时通过编写和调试一个系统分派资源的简单模拟程序，观测到了死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的预防和防止死锁的发生。虽然操作系统是此前学的，再接触时遗忘了许多，不过通过老师的讲解，同学的协助，自己也仔细地看了这次课程设计的试验指引，捡回了许多东西，对于银行家算法的设计、编写的思绪变得清楚。通过几天重复的阅读试验指引，仔细的思考出现的问题，重复推敲、测试与修改，终于能完满的完成课程设计任务。课程设计的时间虽然不长，但带了给我知识，也带给了我战胜困难、完成任务的欢乐。希望以后有更多的机会接触此类的课程设计。附：程序清单#defineN100#include<stdio.h>intT[N];intS[N];/*各类资源总数*/intp[N];/*剩余资源数*/charC[N];intR[N][N];/*已分派矩阵*/intQ[N][N];/*尚需分派矩阵*/intMAX[N][N];/*最大需求矩阵*/intcheck();intjudge();main(){intsum,i,j,n,m;printf("请输入进程总数：");scanf("%d",&m);printf("请输入资源总类数：");scanf("%d",&n);printf("请输入每类资源总数：");for(j=0;j<n;j++){scanf("%d",&S[j]);}printf("请输入已分派资源矩阵：\n");for(i=0;i<m;i++){for(j=0;j<n;j++)scanf("%d",&R[i][j]);/*已分派矩阵*/}printf("请输入最大需求资源矩阵：\n");for(i=0;i<m;i++){for(j=0;j<n;j++)scanf("%d",&MAX[i][j]);/*最大需求矩阵*/}printf("尚需分派资源矩阵为：\n");printf("进程名");for(j=0;j<n;j++)printf("R%d\t",j+1);printf("\n");for(i=0;i<m;i++){printf("T%d\t",i+1);for(j=0;j<n;j++){Q[i][j]=MAX[i][j]-R[i][j];printf("%d\t",Q[i][j]);/*尚需分派矩阵*/}printf("\n");}check(m,n);judge(m,n);}intcheck(intm,intn)/*安全检查函数*/{inti,j,k,l=0;for(j=0;j<n;j++){p[j]=S[j];for(i=0;i<m;i++)p[j]=p[j]-R[i][j];}for(i=0;i<m;i++)C[i]='F';for(i=0;i<m;i++){if(C[i]=='T')continue;else{for(j=0;j<n;j++){if(p[j]<Q[i][j])break;}if(j==n){C[i]='T';for(k=0;k<n;k++)p[k]+=R[i][k];T[l++]=i;i-=1; }elsecontinue;if(l==m){printf("系统是安全的\n");printf("安全序列是：\n");for(i=0;i<l;i++){printf("T%d",T[i]+1);if(i!=l-1)printf("-->"); }printf("\n");return1;}}}}intjudge(intm,intn)/*进程祈求函数*/{inti,j,t;intRequest[N][N];charch;while(1){printf("输入要申请的资源的进程号(1~%d):",m);scanf("%d",&t);printf("输入进程所祈求的各资源的数量:");for(j=0;j<n;j++)scanf("%d",&Request[t-1][j]);for(j=0;j<n;j++) {if(Request[t-1][j]>Q[t-1][j]) {printf("你输入的祈求数超出进程的需求量!\n");return0; }if(Request[t-1][j]>p[j]) {printf("你输入的祈求数超出系统有的资源数!\n");return0; } }for(j=0;j<n;j++) {p[j]-=Request[t-1][j];R[t-1][j]+=Request[t-1][j];Q[t-1][j]-=Request[t-1][j]; }if(check)printf("同意分派祈求!\n");else {printf("你的祈求被拒绝!\n");for(j=0;j<n;j++) {p[j]+=Request[t-1][j];R[t-1][j]-=Request[t-1][j];Q[t-1][j]+=Request[t-1][j]; }for(i=0;i<m;i++)C[i]='F';printf("你还想再次祈求分派吗？是请按y/Y，否请按n/N，再确定\n");while(1) {ch=getch()