银行家算法避免死锁
要求：
- 完成程序数据结构的设计，数据的录入。
- 完成进程需求矩阵的输出，包括最大需求矩阵，尚需资源矩阵，可获得资源显示。
- 完成某进程请求资源试分配。
- 完成安全性检查。
- 1. 试探分配
当进程pi提出资源申请时，系统执行下列步骤：
（1）若Request[i][j]≤Need[i][j],转（2）；
否则错误返回
（2）若Request[i][j]≤Available[j],
转（3）；否则进程等待
(3）试探着把资源分配给进程Pi，则有：
Available[j]=Available[j]-Request[i][j];
Allocation[i],[j]=Allocation[i],[j]+Request[i][j];
Need[i],[j]=Need[i],[j]-Request[i][j];
- 2. 安全性检测算法：
n 借助于死锁的安全性测试算法来实现。
n 定义布尔型向量finish[k]，k=1,..,n。检测死锁算法如下：
（1）Work= Available
（2）在剩余的进程集合中查每一个进程Pk，如果Claim[k,*]- Allocation [k,*]=0，则finish[k]:=true；否则finish[k]:=false；这里k=1,..,n
（3）在剩余的进程集合中找一个进程Pk，需满足条件：
finish[k]=false&(request[*]≤Work)
找到这样的Pk便转（4）；否则转（5）
（4）Work:= Work + Allocation；finish[k]:=true；然后转（3）
（5） 如果对k=1,..,n若finish[k]=true不成立，那么，系统出现了死锁，并且finish[k]=false的Pk为死锁进程。
源程序：
#include <string.h>
#include <iostream.h>
#define FALSE 0
#define TRUE 1
#define W 10 //最大进程数W=10
#define R 20 //最大资源总数R=20
int M;
int N;
int ALL_RESOURCE[W];
int AVAILABLE[R]; //可利用资源向量
int MAX[W][R]; //最大需求矩阵
int ALLOCATION[W][R]; //分配矩阵
int NEED[W][R]; //需求矩阵
int Request[R]; //进程请求向量
void inputdata(); //数据输入
void showdata(); //数据显示
void changdata(int k);//进程请求资源数据改变
void restoredata(int k); //数据恢复
int chksec(int s); //系统安全性的检测
int chkmax(int s); //检测最大需求
void bank(); //检测分配的资源是否合理
void main()
{
int i,j;
inputdata();
for(i=0;i<M;i++)
{ j=chksec(i);
if (j==0)
break;
}
if (i>=M)
cout<<"错误提示：经安全性检查发现，系统的初始状态不安全！！！\n"<<endl;
else
{
cout<<"提示：经安全性检查发现，系统的初始状态安全！"<<endl;
bank();
}
}
void inputdata()
{
int i=0,j=0,p;
cout<<"请输入总进程数:"<<endl;
do
{
cin>>M;
if (M>W)
cout<<endl<<"总进程数超过了程序允许的最大进程数，请重新输入:"<<endl;
}while (M>W);
cout<<endl;
cout<<"请输入资源的种类数:"<<endl;
do
{
cin>>N;
if (N>R)
cout<<endl<<"资源的种类数超过了程序允许的最大资源种类数，请重新输入:"<<endl;
}while (N>R);
cout<<endl;
cout<<"请依次输入各类资源的总数量，即设置向量all_resource:"<<endl;
for(i=0;i<N;i++)
cin>>ALL_RESOURCE[i];
cout<<endl;
cout<<"请依次输入各进程所需要的最大资源数量，即设置矩阵max:"<<endl;
for (i=0;i<M;i++)
{
for (j=0;j<N;j++)
{
do
{
cin>>MAX[i][j];
if (MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j])
cout<<endl<<"该最大资源数量超过了声明的该资源总数,请重新输入:"<<endl;
}while (MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j]);
}
}
cout<<endl;
cout<<"请依次输入各进程已经占据的各类资源数量，即设置矩阵allocation:"<<endl;
for (i=0;i<M;i++)
{
for (j=0;j<N;j++)
{
do
{
cin>>ALLOCATION[i][j];
if (ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j])
cout<<endl<<"已占有的资源数量超过了声明的最大资源数量,请重新输入:"<<endl;
}while (ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]);
}
}
cout<<endl;
for (i=0;i<M;i++)
for(j=0;j<N;j++)
NEED[i][j]=MAX[i][j]-ALLOCATION[i][j];
for (j=0;j<N;j++)
{
p=ALL_RESOURCE[j];
for (i=0;i<M;i++)
{
p=p-ALLOCATION[i][j];
AVAILABLE[j]=p;
if(AVAILABLE[j]<0)
AVAILABLE[j]=0;
}
}
}
void showdata()
{
int i,j;
cout<<"各种资源的总数量，即向量all_resource为:"<<endl;
cout<<" ";
for (j=0;j<N;j++)
cout<<" 资源"<<j<<": "<<ALL_RESOURCE[j];
cout<<endl<<endl;
cout<<"当前系统中各类资源的可用数量，即向量available为:"<<endl;
cout<<" ";
for (j=0;j<N;j++)
cout<<" 资源"<<j<<": "<<AVAILABLE[j];
cout<<endl<<endl;
cout<<"各进程还需要的资源数量，即矩阵need为:"<<endl<<endl;
for (i=0;i<M;i++)
{
cout<<"进程P"<<i<<": ";
for (j=0;j<N;j++)
cout<<NEED[i][j]<<" ";
cout<<endl;
}
cout<<endl;
cout<<"各进程已经得到的资源量，即矩阵allocation为: "<<endl<<endl;
for (i=0;i<M;i++)
{
cout<<"进程P"<<i<<": ";
for (j=0;j<N;j++)
cout<<ALLOCATION[i][j]<<" ";
cout<<endl;
}
cout<<endl;
}
void changdata(int k)
{
int j;
for (j=0;j<N;j++)
{
AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j];
ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j];
NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j];
}
}
void restoredata(int k)
{
int j;
for (j=0;j<N;j++)
{
AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+Request[j];
ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]-Request[j];
NEED[k][j]=NEED[k][j]+Request[j];
}
}
int chksec(int s)
{
int WORK,FINISH[W];
int i,j,k=0;
for(i=0;i<M;i++)
FINISH[i]=FALSE;
for(j=0;j<N;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<M);
for(i=0;i<M;i++)
if(FINISH[i]==FALSE)
{
return 1;
}
}
return 0;
}
int chkmax(int s)
{
int j,flag=0;
for(j=0;j<N;j++)
{
if (MAX[s][j]==ALLOCATION[s][j])
{
flag=1;
AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+MAX[s][j];
MAX[s][j]=0;
}
}
return flag;
}
void bank()
{
int i=0,j=0;
char flag=‘Y‘;
while(flag==‘Y‘||flag==‘y‘)
{
i=-1;
while(i<0||i>=M)
{
cout<<"请输入需申请资源的进程号（从P0到P"<<M-1<<"，否则重新输入!）:";
cout<<"p"; cin>>i;
if(i<0||i>=M)
cout<<"输入的进程号不存在，重新输入!"<<endl;
}
cout<<"请输入进程P"<<i<<"申请的资源数:"<<endl;
for (j=0;j<N;j++)
{
cout<<" 资源"<<j<<": ";
cin>>Request[j];
if(Request[j]>NEED[i][j])
{
cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源数大于进程P"<<i<<"还需要"<<j<<"类资源的资源量!";
cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl;
flag=‘N‘;
break;
}
else
{
if(Request[j]>AVAILABLE[j])
{
cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源数大于系统可用"<<j<<"类资源的资源量!";
cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl;
flag=‘N‘;
break;
}
}
}
if(flag==‘Y‘||flag==‘y‘)
{
changdata(i);
if(chksec(i))
{
cout<<endl;
cout<<"该分配会导致系统不安全!!! 本次资源申请不成功，不予分配!!!"<<endl;
cout<<endl;
restoredata(i);
}
else
{
cout<<endl;
cout<<"经安全性检查，系统安全，本次分配成功，且资源分配状况如下所示："<<endl;
cout<<endl;
showdata();
if(chkmax(i))
{
cout<<"在资源分配成功之后，由于该进程所需的某些资源的最大需求量已经满足，"<<endl;
cout<<"因此在进程结束后系统将回收这些资源！"<<endl;
cout<<"在资源收回之后，各进程的资源需求和分配情况如下所示："<<endl;
showdata();
}
}
}
cout<<endl;
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;
}
}
运行结果：
时间： 2024-10-10 14:33:22