銀行家算法課程設(shè)計報告

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文檔簡介

1、　　軟件技術(shù)課程設(shè)計報告　　課程名稱：模擬銀行家算法原理　　班級： 　　學(xué)號： 　　姓名： <

2、;p>　　指導(dǎo)老師： 　　2009年5月2日　　一設(shè)計目的　　模擬實現(xiàn)銀行家算法，用銀行家算法實現(xiàn)資源分配。　　二問題描述

3、;　　在死鎖的避免中，銀行家算法把系統(tǒng)狀態(tài)分為安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)，只要能使系統(tǒng)始終處于安全狀態(tài)，便可以避免發(fā)生死鎖。所謂安全狀態(tài)，是指系統(tǒng)能按某種順序為每個進程分配所需資源，直到最大需求，使每一個進程都可以順利完成，即可找到一個安全資源分配序列。模擬實現(xiàn)這個工作過程。　　三設(shè)計思路　　我們可

4、以把操作系統(tǒng)看作是銀行家，操作系統(tǒng)管理的資源相當(dāng)于銀行家管理的資金，進程向操作系統(tǒng)請求分配資源相當(dāng)于用戶向銀行家貸款。操作系統(tǒng)按照銀行家制定的規(guī)則為進程分配資源，當(dāng)進程首次申請資源時，要測試該進程對資源的最大需求量，如果系統(tǒng)現(xiàn)存的資源可以滿足它的最大需求量則按當(dāng)前的申請量分配資源，否則就推遲分配。當(dāng)進程在執(zhí)行中繼續(xù)申請資源時，先測試該進程已占用的資源數(shù)與本次申請的資源數(shù)之和是否超過了該進程對資源的最大需求量。若超過則拒絕分配資源，若沒有

5、超過則再測試系統(tǒng)現(xiàn)存的資源能否滿足該進程尚需的最大資源量，若能滿足則按當(dāng)前的申請量分配資源，否則也要推遲分配。　　四詳細設(shè)計　　1、初始化　　由用戶輸入數(shù)據(jù)，分別對可利用資源向量矩陣AVAILABLE、最大需求矩陣MAX、分配矩陣ALL

6、OCATION、需求矩陣NEED賦值。　　2、銀行家算法　　在避免死鎖的方法中，所施加的限制條件較弱，有可能獲得令人滿意的系統(tǒng)性能。在該方法中把系統(tǒng)的狀態(tài)分為安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)，只要能使系統(tǒng)始終都處于安全狀態(tài)，便可以避免發(fā)生死鎖。銀行家算法的基本思想是分配資源之前,判斷系統(tǒng)是否是安全的;若是,才分配。</p&

7、gt;　　設(shè)進程cusneed提出請求REQUEST [i]，則銀行家算法按如下規(guī)則進行判斷。　　(1)如果REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，則轉(zhuǎn)(2)；否則，出錯。　　(2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[cusneed][i]，則

8、轉(zhuǎn)(3)；否則，出錯。　　(3)系統(tǒng)試探分配資源，修改相關(guān)數(shù)據(jù)：　　AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i];　　ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];　　NEED[cusneed][i]-=RE

9、QUEST[cusneed][i];　　(4)系統(tǒng)執(zhí)行安全性檢查，如安全，則分配成立；否則試探險性分配作廢，系統(tǒng)恢復(fù)原狀，進程等待。　　(5)對于某一進程i，若對所有的j，有NEED[i][j]=0，則表此進程資源分配完畢，應(yīng)將占用資源釋放。　　3、安全性檢查算法</p

10、>　　(1)設(shè)置兩個工作向量Work=AVAILABLE;FINISH　　(2)從進程集合中找到一個滿足下述條件的進程，　　FINISH==false;　　NEED<=Work;　　如找到，執(zhí)行(3)；否則，執(zhí)行(4)

11、　　(3)設(shè)進程獲得資源，可順利執(zhí)行，直至完成，從而釋放資源。　　Work+=ALLOCATION;　　Finish=true;　　GOTO 2　　(4)如所有的進程Finish= true，則表示安全；否則系統(tǒng)

12、不安全。　　4、流程圖　　四源程序：　　#include <iostream>　　#include <windows.h>

13、#include <time.h> 　　//#include <stdio.h> 　　//#include<conio.h>　　using namespace std;　　#define MAXPROCESS 50

14、 /*最大進程數(shù)*/ 　　#define MAXRESOURCE 100 /*最大資源數(shù)*/　　int AVAILABLE[MAXRESOURCE]; /*可用資源數(shù)組*/　　int MAX[MAXPROCE

15、SS][MAXRESOURCE]; /*最大需求矩陣*/　　int ALLOCATION[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*分配矩陣*/　　int NEED[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*需求矩陣*/　　int RE

16、QUEST[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*進程需要資源數(shù)*/　　int SUMMIT[MAXRESOURCE]={0} ; /*各種資源總量*/　　int NEEDc[MAXRESOURCE]={0}; /*輔助向量*/

17、　　bool FINISH[MAXPROCESS]; /*系統(tǒng)是否有足夠的資源分配*/　　int p[MAXPROCESS]; /*記錄序列*/　　int m,n; /*m個進程,n個資源*/<

18、/p>　　void Init();　　bool Safe();　　void Bank();　　void main()　　{　　//textbackground(0)

19、; /* 設(shè)置屏幕背景色 */ 　　Init();　　Safe();　　Bank();　　}&l

20、t;p>　　void Init() /*初始化算法*/　　{int i,j;　　cout<<" "<<endl;　　cout<<"

21、銀行家算法模擬"<<endl;　　cout<<" ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~"<<endl;　　cout<<"

22、通信0602 唐敏 0401060223 "<<endl;　　cout<<" ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~"<<endl;</p&

23、gt;　　cout<<" "<<endl;　　cout<<" 算法簡介："<<endl;　　cout<<" 在避免死鎖的方法中，所施加的限制條件較弱，有可能獲得令人滿意"<&

24、lt;endl;　　cout<<" 的系統(tǒng)性能。在該方法中把系統(tǒng)的狀態(tài)分為安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)，只要"<<endl;　　cout<<" 能使系統(tǒng)始終都處于安全狀態(tài)，便可以避免發(fā)生死鎖"<<endl;　　co

25、ut<<" 銀行家算法的基本思想是分配資源之前,判斷系統(tǒng)是否是安全的;若是"<<endl;　　cout<<" ,才分配。它是最具有代表性的避免死鎖的算法。"<<endl;　　cout<<" "<&

26、lt;endl;　　cout<<" ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~"<<endl;　　cout<<" ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

27、~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~"<<endl;　　cout<<" "<<endl;　　cout<<" 請稍候...6秒后跳入主界面" <<endl;<

28、/p>　　Sleep(6000); 　　system("cls"); 　　cout<<" "<<endl;　　cout <<" 運

29、行界面"<<endl; 　　cout<<">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

30、>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>"<<endl;　　cout<<&q

31、uot;請輸入進程的數(shù)目:"<<endl;　　cin>>m;　　cout<<"請輸入資源的種類:"<<endl;　　cin>>n;

32、;　　cout<<"請輸入每個進程最多所需的各資源數(shù),按照"<<m<<"x"<<n<<"矩陣輸入"<<endl;　　for(i=0;i<m;i++)　　for(j=0;j<n;j++)<

33、;/p>　　cin>>MAX[i][j];　　cout<<"請輸入每個進程已分配的各資源數(shù),也按照"<<m<<"x"<<n<<"矩陣輸入"<<endl;　　for(i=0;i<m

34、;i++)　　{　　for(j=0;j<n;j++)　　{　　cin>>ALLOCATION[i][j];　　NEED[i][j]=MA

35、X[i][j]-ALLOCATION[i][j];　　if(NEED[i][j]<0)　　{　　cout<<"您輸入的第"<<i+1<<"個進程所擁有的第"<<j+1<<

36、"個資源數(shù)錯誤,請重新輸入:"<<endl;　　j--;　　continue;　　}　　}

37、;　　}　　for(j=0;j<n;j++) //已分配各資源總數(shù)　　{　　for(i=0;i<m;i++)　　NEED

38、c[j]=ALLOCATION[i][j]+NEEDc[j];　　}　　// for(i=0;i<n;i++) //此四行用于檢驗　　// {　　//

39、 cout<<""<<NEEDc[i]<<" ";　　// }　　cout<<"請輸入各個資源現(xiàn)有的數(shù)目:"<<endl;　　for(i=0;i

40、<n;i++)　　{　　cin>>AVAILABLE[i];　　}　　for(i=0;i<n;i++) //總資源數(shù)<p

41、>　　{　　SUMMIT[i]=AVAILABLE[i]+ NEEDc[i];　　}　　//for(i=0;i<n;i++) //檢驗用　　//cout

42、<<""<<SUMMIT[i]<<" ";　　// cout<<" "<<endl;　　cout<<"~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

43、~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~"<<endl;　　cout<<"初始化后狀態(tài)顯示:"<<endl;　　cout<<"每個進程最多所需的各資源數(shù)"<<endl;　　for(i=0;

44、i<m;i++)　　{for(j=0;j<n;j++)　　cout<<""<<MAX[i][j]<<" ";　　if(j=n-1)　　cout

45、<<" "<<endl;　　}　　cout<<"每個進程已分配的各資源數(shù)"<<endl;　　for(i=0;i<m;i++)　　{for(j

46、=0;j<n;j++)　　cout<<""<<ALLOCATION[i][j]<<" ";　　if(j=n-1)　　cout<<" "<<endl

47、;　　}　　cout<<"各個資源現(xiàn)有的數(shù)目:"<<endl;　　for(i=0;i<n;i++)　　cout<<""<<AVAILABLE

48、[i]<<" ";　　cout<<" "<<endl;　　cout<<"~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~"<&

49、lt;endl;　　}　　void Bank() /*銀行家算法*/　　{　　int i,j,cusneed;　　char

50、again;　　int sum=0; /*監(jiān)測某一進程資源是否分配完畢*/　　int add=0;　　while(1)　　{　　co

51、ut<<"請輸入要申請資源的進程號(注:第1個進程號為0,依次類推)"<<endl;　　cin>>cusneed;　　cout<<"請輸入進程所請求的各資源的數(shù)量"<<endl;　　for(i=0;i<n;i

52、++)　　{　　cin>>REQUEST[cusneed][i];　　// }　　// for(i=0;i<n;i++)

53、;　　// {　　if(REQUEST[cusneed][i]>NEED[cusneed][i])　　{　　cout<<"您輸入的本個請求數(shù)超過進程的需求量!請重新輸入!"<<endl;

54、　　i--;　　continue;　　}　　if(REQUEST[cusneed][i]>AVAILABLE[i])<b&g

55、t;　　{　　cout<<"您輸入的本個請求數(shù)超過系統(tǒng)有的資源數(shù)!請重新輸入!"<<endl;　　i--;　　continue;&l

56、t;b>　　}　　}　　for(i=0;i<n;i++) //資源分配　　{　　AVAILABLE[i]-=REQUEST[cus

57、need][i];　　ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];　　NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i];　　}　　if(Safe())</p&

58、gt;　　{　　cout<<"~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~"<<endl;　　cout<<"同意分

59、配請求!"<<endl;　　cout<<"此次分配后狀態(tài)顯示:"<<endl;　　cout<<"當(dāng)前每個進程最多尚需的各資源數(shù)"<<endl;　　for(i=0;i<m;i++)

60、　　{for(j=0;j<n;j++)　　cout<<""<<NEED[i][j]<<" ";　　if(j=n-1)　　cout<<" "

61、;<<endl;　　}　　cout<<"當(dāng)前每個進程已分配過的各資源數(shù)"<<endl;　　for(i=0;i<m;i++)　　{for(j=0;j<n;j++)<

62、;/p>　　cout<<""<<ALLOCATION[i][j]<<" ";　　if(j=n-1)　　cout<<" "<<endl;<

63、p>　　}　　for(i=0;i<m;i++)　　for(j=0;j<n;j++)　　add=NEED[i][j]+add; //是否已分配完畢　　if(add!=0)

64、　　{　　for(i=0;i<n;i++) 　　sum=NEED[cusneed][i]+sum;　　cout<<"sum值:"<<sum<<""<<endl;

65、　　//cout<<""<<sum<<" ";　　cout<<" "<<endl;　　if (sum==0)　　{ for(i=0;i<n;i++)</p&

66、gt;　　AVAILABLE[i]= ALLOCATION[cusneed][i]+AVAILABLE[i];　　}　　sum=0;　　cout<<"各個資源現(xiàn)有的數(shù)目:"<&l

67、t;endl;　　for(i=0;i<n;i++)　　cout<<""<<AVAILABLE[i]<<" ";　　cout<<" "<<endl;<p&g

68、t;　　add=0; 　　}　　//cout<<""<<add<<" "endl;　　else

69、　　{　　cout<<"各個資源現(xiàn)有的數(shù)目:"<<endl;　　for(i=0;i<n;i++)　　cout<<""<<SUMMIT[i]<<&qu

70、ot; ";　　cout<<" "<<endl;　　}　　cout<<"~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

71、~~~~~~~~~~~~~~~~~~"<<endl;　　}　　else　　{　　cout<<"您的請求被拒絕!&q

72、uot;<<endl; //撤消資源分配　　for(i=0;i<n;i++)　　{　　AVAILABLE[i]+=REQUEST[cusneed][i];　　ALLOCATION[cusneed][i]-=REQU

73、EST[cusneed][i];　　NEED[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];　　}　　}　　for(i=0;i<m;i++)<

74、;p>　　{　　FINISH[i]=false;　　}　　cout<<"您還想再次請求分配嗎?是請按y/Y,否請按其它鍵"<<endl;　　cin

75、>>again;　　if(again=='y'||again=='Y')　　{　　continue;　　}<

76、/p>　　break; //跳出while　　} 　　}　　bool Safe() /*安全性算

77、法*/　　{　　int i,j,k,l=0;　　int Work[MAXRESOURCE]; /*工作數(shù)組*/　　for(i=0;i<n;i++)

78、　Work[i]=AVAILABLE[i];　　for(i=0;i<m;i++)　　{　　FINISH[i]=false;　　}　　for(i=0;

79、i<m;i++)　　{ 　　if(FINISH[i]==true)　　{　　continue;<b

80、>　　}　　else　　{　　for(j=0;j<n;j++)　　{　　if(NEE

81、D[i][j]>Work[j])　　{　　break;　　}　　}<

82、;b>　　if(j==n)　　{ 　　FINISH[i]=true; //FINISH在此被賦值,表進程i可順利進行　　for(k=0;k<n;k++) //并假設(shè)已執(zhí)行完成<b&g

83、t;　　{　　Work[k]+=ALLOCATION[i][k];　　}　　p[l++]=i;　　i=-1; //再從i=0開始判斷

84、;　　}　　else　　{　　continue; 　　}

85、　　}　　if(l==m) //所有進程都可完成　　{　　cout<<"系統(tǒng)是安全的"<<endl;　　cout<

86、;<"安全序列:"<<endl;　　for(i=0;i<l;i++)　　{　　cout<<p[i];　　if(i!=l-1) //最后一項不輸-->

87、;　　{　　cout<<"-->";　　}　　}　　cout<<""

88、;<<endl;　　return true;　　}　　}　　cout<<"系統(tǒng)是不安全的"<<endl;<p&

89、gt;　　return false; 　　}　　五運行調(diào)試及結(jié)果說明　　初始化時若已分配資源多于最多所需資源則會報錯，需重新輸入（如上圖所示）　　初始化后狀態(tài)顯示<

90、p>　　資源分配時請求量超過需求量或現(xiàn)有資源數(shù)同樣會報錯（如上圖）　　特殊情況：若申請資源數(shù)既不大于資源需求量，又不大于現(xiàn)有資源數(shù)，但仍有可能導(dǎo)致死鎖，如上圖所示。此時會顯示系統(tǒng)不安全，請求被拒絕。　?。楸阌谡f明，以上均采用二階矩陣。其他類型矩陣原理相同）　　Sum=0，表某一進程資源分配完畢，資源釋放（

91、請結(jié)合第四個圖）　　六總結(jié)　　本次設(shè)計中首先要解決的問題是對所做題目的理解。簡單的文字描述總是生澀難懂，像銀行家算法這一問題，如果單看題目要求往往不知如何下手，更不要談下一步的設(shè)計過程。但倘若聯(lián)系實際生活中銀行貸款這一現(xiàn)象，再來看問題時，一切開始顯得清晰，再加上老師的指點，便可以把自己究竟該作何工作搞清楚。這也給我

92、一啟示，我們要解決的諸多問題都源自生活，若要解決它，聯(lián)系實際是個很不錯的選擇。　　明白了需求，下一個難點是如何通過軟件實現(xiàn)。我所做的銀行家算法這一題目，為了防止死鎖，需要進行大量的判斷，這也導(dǎo)致了一個問題，即在進行調(diào)試時，一旦出現(xiàn)問題，往往難以找到問題所在，針對這一問題，我編寫了一些監(jiān)測行（請參看源程序），這樣能比較容易的找到問題的原因所在，這也是此次課程設(shè)計中在編程方面的一個收獲。</p

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