银行家算法设计实验报告.docx
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银行家算法设计实验报告
银行家算法设计实验报告
一．题目分析
1.银行家算法：
我们可以把操作系统看做是银行家，操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金，进程向操作系统请求资源相当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配资源，当进程首次申请资源时，要测试该进程尚需求的资源量，若是系统现存的资源可以满足它尚需求的资源量，则按当前的申请量来分配资源，否则就推迟分配。
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过了它尚需的资源量。
若超过则拒绝分配，若没有超过则再测试系统尚存的资源是否满足该进程尚需的资源量，若满足即可按当前的申请量来分配，若不满足亦推迟分配。
2.基本要求：
〔1〕可以输入某系统的资源以与T0时刻进程对资源的占用与需求情况的表项，以与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，分为以下三种情况：
A.所申请的资源大于其所需资源，提示分配不合理不予分配并返回
B.所申请的资源未大于其所需资源，但大于系统此时的可利用资源，提示分配不合理不予分配并返回。
C.所申请的资源未大于其所需资源，亦未大于系统此时的可利用资源，预分配并进行安全性检查：
a.预分配后系统是安全的，将该进程所申请的资源予以实际分配并打印后返回。
b.与分配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.目的：
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XX现的功能以与限制条件。
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。
二.概要设计
1.算法思路：
先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于需要的，是否大于可利用的。
若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用安全性算法进行检查。
若安全，则分配；若不安全，则拒绝申请，恢复到原来的状态，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标记数组C[]。
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C[i]=’F’，当有足够资源分配给进程时，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获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：
p[]=p[]+R[][];
C[i]=’T’;
转向步骤〔2〕。
〔4〕如果所有进程的C[i]=’T’,则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。
3.进程请求算法步骤
〔1〕如果Request[][]＜=Q[],则转向步骤
（2）；否则，认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。
〔2〕如果Request[][]＜=p[][],则转向步骤〔3〕；否则，表示系统XX无足够的资源，进程必须等待。
〔3〕系统试探把要求的资源分配给进程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，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。
4.主要用到的数据结构：
（1）最大需求矩阵Max[N][N]
（2）已分配矩阵R[N][N]
（3）仍需求矩阵Q[N][N]=Max[N][N]-R[N][N]
（4）可利用资源向量p[N]
（5）申请各类资源向量Request[N]
（6）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，用来显示资源的分配情况和提示信息，同时用Main函数来调用其它子程序。
intcheck（）;安全性检查函数，用来检查是否有安全序列，如果存在则返回一个‘1’给主函数，否则返回‘0’。
intjudge（）;进程请求函数，用来进行资源请求，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，如果有效则返回一个‘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
3.进程请求算法judge（）函数流程图
四．运行结果与说明
输入进程总数，资源总类，每类资源总数；然后输入已分配矩阵，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〔〕请求分配函数，屏幕上提醒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配。
运行结果如下：
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配，同时通过编写和调试一个系统分配资源的简单模拟程序，观察到了死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生。
虽然操作系统是以前学的，再接触时遗忘了许多，但是通过老师的讲解，同学的帮助，自己也仔细地看了这次课程设计的实验指导，捡回了许多东西，对于银行家算法的设计、编写的思路变得清晰。
通过几天反复的阅读实验指导，仔细的思考出现的问题，反复推敲、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这类的课程设计。
附：
程序清单
#defineN100
#include
intT[N];
intS[N];/*各类资源总数*/
intp[N];/*剩余资源数*/
charC[N];
intR[N][N];/*已分配矩阵*/
intQ[N][N];/*尚需分配矩阵*/
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{
scanf（"%d",&S[j]）;
}
printf（"请输入已分配资源矩阵：
\n"）;
for（i=0;i{for（j=0;jscanf（"%d",&R[i][j]）;/*已分配矩阵*/
}
printf（"请输入最大需求资源矩阵：
\n"）;
for（i=0;i{for（j=0;jscanf（"%d",&MAX[i][j]）;/*最大需求矩阵*/
}
printf（"尚需分配资源矩阵为：
\n"）;
printf（"进程名"）;
for（j=0;jprintf（"R%d\t",j+1）;
printf（"\n"）;
for（i=0;i{printf（"T%d\t",i+1）;
for（j=0;j{Q[i][j]=MAX[i][j]-R[i][j];
printf（"%d\t",Q[i][j]）;/*尚需分配矩阵*/
}
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{p[j]=S[j];
for（i=0;ip[j]=p[j]-R[i][j];
}
for（i=0;iC[i]='F';
for（i=0;i{if（C[i]=='T'）
continue;
else
{
for（j=0;j{if（p[j]break;
}
if（j==n）
{C[i]='T';
for（k=0;kp[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{printf（"T%d",T[i]+1）;
if（i!
=l-1）
printf（"-->"）;
}
printf（"\n"）;
return1;
}
}
}
}
intjudge（intm,intn）/*进程请求函数*/
{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（"输入进程所请求的各资源的数量:
"）;
for（j=0;jscanf（"%d",&Request[t-1][j]）;
for（j=0;j{
if（Request[t-1][j]>Q[t-1][j]）
{
printf（"你输入的请求数超过进程的需求量!
\n"）;
return0;
}
if（Request[t-1][j]>p[j]）
{
printf（"你输入的请求数超过系统有的资源数!
\n"）;
return0;
}
}
for（j=0;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（"同意分配请求!
\n"）;
else
{
printf（"你的请求被拒绝!
\n"）;
for（j=0;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;iC[i]='F';
printf（"你还想再次请求分配吗？
是请按y/Y，否请按n/N，再确定\n"）;
while
（1）
{
ch=getch（）;
if（ch=='y'||ch=='Y'||ch=='n'||ch=='N'）
break;
else
{
printf（"请按要求输入!
\n"）;
continue;
}
}
if（ch=='y'||ch=='Y'）
continue;
else
break;
}
}
}
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