课程设计银行家算法的模拟实现.docx
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课程设计银行家算法的模拟实现
1 课设简介：
1.1 课程设计题目
银行家算法的模拟实现
1.2 课程设计目的
通过编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用适当的算法，有效地防止和避免死锁地发生。
1.3 课程设计内容
模拟实现动态资源分配。
同时要求编写和调试一个系统动态资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生。
2 实验原理分析：
银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。
死锁的产生，必须同时满足四个条件，即一个资源每次只能由一个进程张勇；第二个为等待条件，即一个进程请求资源不能满足时，它必须等待，单它仍继续宝石已得到的所有其他资源；第三个为非剥夺条件，即在出现死锁的系统中一定有不可剥夺使用的资源；第四个为循环等待条件，系统中存在若干个循环等待的进程，即其中每一个进程分别等待它前一个进程所持有的资源。
防止死锁的机构只能确保上述四个条件之一不出现，则系统就不会发生死锁。
通过这个算法可以用来解决生活中的实际问题，如银行贷款等。
3 程序结构分析：
3.2 程序模块划分
3.2.1.银行家算法:
设进程i提出请求Request[n]，则银行家算法按如下规则进行判断。
（1）如果Request[n]>Need[i，n]，则报错返回。
（2）如果Request[n]>Available，则进程i进入等待资源状态，返回。
（3）假设进程i的申请已获批准，于是修改系统状态：
Available=Available-Request
Allocation=Allocation+Request
Need=Need-Request
（4）系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。
3.2.2.安全性检查
（1）设置两个工作向量Work=Available；Finish[M]=False
（2）从进程集合中找到一个满足下述条件的进程，
Finish[i]=False
Need<=Work
如找到，执行（3）；否则，执行（4）
（3）设进程获得资源，可顺利执行，直至完成，从而释放资源。
Work=Work+Allocation
Finish=True
GOTO2
（4）如所有的进程Finish[M]=true，则表示安全；否则系统不安全。
3.2.3.数据结构
假设有M个进程N类资源，则有如下数据结构:
#defineW10
#defineR20
intA; //总进程数
intB; //资源种类
intALL_RESOURCE[W]; //各种资源的数目总和
intMAX[W][R]; //M个进程对N类资源最大资源需求量
intAVAILABLE[R]; //系统可用资源数
intALLOCATION[W][R]; //M个进程已经得到N类资源的资源量
intNEED[W][R]; //M个进程还需要N类资源的资源量
intRequest[R]; //请求资源个数
3.2.4.主要函数说明
voidshowdata（）; //主要用来输出资源分配情况
voidchangdata（int）; //主要用来输出资源分配后后的情况
voidrstordata（int）; //用来恢复资源分配情况,如:
银行家算法时,由于分配不安全则要恢复资源分配情况
intchkerr（int）; //银行家分配算法的安全检查
voidbank（） ; //银行家算法
银行家算法的课程设计
（二）VC++6.02008-01-2815:
29源程序
4 数据结构分析
假设有M个进程N类资源，则有如下数据结构:
#defineW10
#defineR20
intA; //总进程数
intB; //资源种类
intALL_RESOURCE[W]; //各种资源的数目总和
intMAX[W][R]; //M个进程对N类资源最大资源需求量
intAVAILABLE[R]; //系统可用资源数
intALLOCATION[W][R]; //M个进程已经得到N类资源的资源量
intNEED[W][R]; //M个进程还需要N类资源的资源量
intRequest[R]; //请求资源个数
5 各子模块相关函数代码
voidshowdata（）; //主要用来输出资源分配情况
voidchangdata（int）; //主要用来输出资源分配后后的情况
voidrstordata（int）; //用来恢复资源分配情况,如:
银行家算法时,由于分配不安全则要恢复资源分配情况
intchkerr（int）; //银行家分配算法的安全检查
voidbank（） ; //银行家算法
6 程序运行结果分析
6.1 示例数据
EG：
进程总数：
2
总资源种类：
1
总资源数：
资源0：
12
进程0的0类资源：
12
进程0的1类资源：
1
进程0已占有0类：
11
进程0已占有1类：
0
资源0总数：
12
系统可用资源数：
1
进程P0还需资源0：
1
进程P1还需资源0：
1
依次分配给P0、P1一个资源后，系统一个循环时间片完成
7 心得体会
银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。
死锁的产生，必须同时满足四个条件，即一个资源每次只能由一个进程张勇；第二个为等待条件，即一个进程请求资源不能满足时，它必须等待，单它仍继续宝石已得到的所有其他资源；第三个为非剥夺条件，即在出现死锁的系统中一定有不可剥夺使用的资源；第四个为循环等待条件，系统中存在若干个循环等待的进程，即其中每一个进程分别等待它前一个进程所持有的资源。
防止死锁的机构只能确保上述四个条件之一不出现，则系统就不会发生死锁。
通过这个算法可以用来解决生活中的实际问题，如银行贷款等。
参考文献：
[1]严蔚敏、吴伟民.《数据结构（C语言版）》.北京：
清华大学出版社，2007.4.
[2]谭浩强等.《C程序设计（第二版）》.北京：
清华大学出版社，2005.9.
相关工具：
MicrosoftVirualC++6.0
8程序源代码
操作系统课程设计做完了:
银行家算法
（一） 代码（2008-06-3003:
20:
32）
标签：
教育 杂谈
分类：
日记
#include"string.h"
#include"iostream"
#include"iomanip"
usingnamespacestd;
#defineFALSE0
#defineTRUE1
#defineW10
#defineR20
intFINISH[W];
intA;//总进程个数
intB;//总资源种类
intALL_RESOURCE[W];//各种资源的数目总和
intMAX[W][R];//A个进程对B类资源最大资源需求量
intAVAILABLE[R];//系统可用资源数
intALLOCATION[W][R];//A个进程已经得到B类资源的资源量
intNEED[W][R];//A个进程还需要B类资源的资源量
intRequest[R];//请求资源个数
voidshowdata（）//函数showdata,输出资源分配情况
{
inti,j;
cout<<"————————————————————————"<
cout<<"各种资源的总数量（all）:
"<
cout<<" ";
for（j=0;j<<"P?
<<:
>
cout<<" ";
for（j=0;j<<"P资源?
<:
?
<
cout<<"各进程还需要的资源量（need）:
"<
cout<<" ";
for（j=0;j<
for（i=0;i
{
cout<<"进程p"<";
for（j=0;j<
}
cout<
cout<<"—————————————————————";
cout<<"各进程已经得到的资源量（allocation）:
"<
cout<<" ";
for（j=0;j<
for（i=0;i
{
cout<<"进程p"<";
for（j=0;j<
}
cout<
}
voidchangdata（intk）//函数changdata,改变可用资源和已经拿到资源和还需要的资源的值
{
intj;
for（j=0;j
{AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j];
ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j];
NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j];
}
}
voidrstordata（intk）//函数rstordata,恢复可用资源和已经拿到资源和还需要的资源的值
{ intj;
for（j=0;j
{AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+Request[j];
ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]-Request[j];
NEED[k][j]=NEED[k][j]+Request[j];
}
}
intchkerr（ints）//函数chkerr,检查是否安全
{intWORK;//FINISH[W]
inti,j,k=0;
for（i=0;i
for（j=0;j
{
WORK=AVAILABLE[j];
i=s;
do
{
if（FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK）
{
WORK=WORK+ALLOCATION[i][j];
FINISH[i]=TRUE;
i=0;
}
else
{
i++;
}
}while（i
for（i=0;i
if（FINISH[i]==FALSE）
{
cout<
cout<<"系统不安全!
!
!
本次资源申请不成功!
!
!
"<
cout<
return1;
cout<<"进程p"<<"状态：
P阻塞?
<
}
}
cout<
cout<<"经安全性检查，系统安全，本次分配成功。
"<
cout<
return0;
}
voidset（）
{
intt[10];
for（inti=0;i
t[i]=0;
for（intj=0;j }
for（i=0;i
if（t[i]==B）
{cout<<"进程p"<<"状态：
运行结束?
< for（intk=0;k
AVAILABLE[k]=AVAILABLE[k]+ALLOCATION[i][k];
ALLOCATION[i][k]=0;
}
else
cout<<"进程p"<<"状态：
等待调用?
< }
voidbank（） //银行家算法
{
int i=0,j=0;
charflag='Y';
while（flag=='Y'||flag=='y'）
{
i=-1;
while（i<0||i>=A）
{
cout<<"请输入需申请资源的进程号（从P0到P"<<"，否则重输入!
）:
";
cout<<"p";cin>>i;
if（i<0||i>=A）cout<<"输入的进程号不存在，重新输入!
"<
}
cout<<"请输入进程P"<<"申请的资源数:
"<
for（j=0;j
{
cout<<"资源"<<":
P?
;<>
cout<<"申请不合理，出错!
请重新选择!
"<
flag='B';
break;
}
else
{
if（Request[j]>AVAILABLE[j]）//若请求的资源数大于可用资源数
{
cout<<"进程P"<<"申请的资源数大于系统可用"<";
cout<<"申请不合理，出错!
请重新选择!
"<
flag='B';
break;
}
}
}
if（flag=='Y'||flag=='y'）
{
changdata（i）;//调用changdata（i）函数，改变资源数
if（chkerr（i））//若系统不安全
{
rstordata（i）;//调用rstordata（i）函数，恢复资源数
showdata（）; //输出资源分配情况
}
else { //若系统安全
showdata（）;//输出资源分配情况
set（）;
}
}
else //若flag=B||flag=vb
showdata（）;
cout<
cout<<"是否继续银行家算法演示,按'Y'或'y'键继续,按'N'或'n'键退出演示:
";
cin>>flag;
}
}
voidmain（）//主函数
{
inti=0,j=0,p;
cout<<"==================================================="<
cout<
cout<<"欢迎进入操作系统课程设计"<
cout<
cout<<" 银行家算法"<
cout<
cout<<" ----06教育胡亮061114060"<
cout<
cout<<"==================================================="<
cout<
cout<<"请输入总进程数:
"<
cin>>A;
cout<<"请输入总资源种类:
"<
cin>>B;
cout<<"请输入总资源数（all_resource）:
"<
for（i=0;i
{cout<<"资源"<<":
";cin>>ALL_RESOURCE[i];}
cout<<"依次输入各进程所需要的最大资源数量（max）:
"<
for（i=0;i<>
{
for（j=0;j<>
{
do
{cout<<"进程"<<"所需";
cout<<"类资源的数目：
";
cin>>MAX[i][j];
if（MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j]）//最大需求量小于资源的总数
cout<<"所需资源超过了声明的该资源总数,请重新输入"<
}while（MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j]）;
}
}
cout<<"依次输入各进程已经占据的资源数量（allocation）:
"<
for（i=0;i
{
for（j=0;j
{
do
{cout<<"进程"<<"已占有";
cout<<"类资源的数目：
";
cin>>ALLOCATION[i][j];
if（ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]）
cout<<"占有资源超过了所需的最大资源,请重新输入"<
}while（ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]）;
}
}
//初始化资源数量
for（j=0;j
{p=ALL_RESOURCE[j];
for（i=0;i
{
p=p-ALLOCATION[i][j];//减去已经被占据的资源
AVAILABLE[j]=p;
if（AVAILABLE[j]<0）
AVAILABLE[j]=0;
}
}
for（i=0;i
for（j=0;j
NEED[i][j]=MAX[i][j]-ALLOCATION[i][j];
showdata（）;
bank（）;
}
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