銀行家算法模擬操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）報(bào)告課程名稱： 操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 銀行家算法模擬 院 系： 信息技術(shù)學(xué)院 班 級： 2011級計(jì)科一班 設(shè) 計(jì) 者： 王春磊 學(xué) 號： * 指導(dǎo)教師： 段玻 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013年12月23-27日昆明學(xué)院昆明學(xué)院課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）任務(wù)書姓 名：王春磊 院（系）：信息技術(shù)學(xué)院專 業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué) 號：*任務(wù)起止日期： 2013年12月23日2013年12月27日課程設(shè)計(jì)題目： 課程設(shè)計(jì)要求及任務(wù)描述：根據(jù)銀行家算法策略，分析數(shù)據(jù)對象的特征，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；能夠進(jìn)行算法設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，并且使所設(shè)計(jì)的程序結(jié)構(gòu)清楚，正確易讀，并上機(jī)調(diào)試通過；初步掌握軟件開發(fā)過

2、程的問題分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序編碼、測試等基本方法和技能；訓(xùn)練用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和軟件開發(fā)一般規(guī)范進(jìn)行軟件開發(fā)，培養(yǎng)軟件工作者所應(yīng)具備的科學(xué)的工作方法和作風(fēng)；設(shè)計(jì)的題目要求達(dá)到一定工作量，并具有一定的深度和難度；要求具備較強(qiáng)的實(shí)習(xí)、實(shí)踐能力、較強(qiáng)的分析問題、解決問題的能力；有明確的設(shè)計(jì)思路、有完整的界面 、有圖形輔助說明；對整個(gè)設(shè)計(jì)過程做出總結(jié)。工作計(jì)劃及安排：2013年12月23日查閱相關(guān)資料，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及函數(shù)設(shè)計(jì)2013年12月24日繪制流程圖2013年12月25.26編寫實(shí)驗(yàn)代碼2013年12月27日代碼測試即撰寫課程設(shè)計(jì)大報(bào)告指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）成績學(xué)號：* 姓名：王春磊

3、 指導(dǎo)教師：段玻課程設(shè)計(jì)題目：銀行家算法模擬完成情況總結(jié)：經(jīng)過一個(gè)星期的努力。我終于完成了銀行家算法的模擬過程即相應(yīng)的文檔撰寫，雖然程序中還存在一些漏洞，主要是時(shí)間原因，沒能利用安全檢測機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入合法性檢查，但程序輸入數(shù)據(jù)不合法時(shí)，只能被迫結(jié)束程序。本次課設(shè)我的收益最大在于安全檢測算法，在于求取安全序列。 通過本次課程設(shè)計(jì)，我收獲很大，首先我對銀行家算法有了清楚的認(rèn)識，認(rèn)真分析了進(jìn)程產(chǎn)生死鎖的原因，了解了為何要進(jìn)行死鎖的避免，掌握了銀行家算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，懂得了銀行家算法的執(zhí)行過稱，加深了我對其的理解；其次，我對軟件工程有了清楚的認(rèn)識，最后，我也清楚認(rèn)識到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，動手操作能

4、力和編程邏輯能力在程序設(shè)計(jì)過程中的重要性，在程序調(diào)試程序過程中，我掌握了很多技巧。這為我以后的學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)。指導(dǎo)教師評語：成績：填表時(shí)間：指導(dǎo)教師簽名：課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）報(bào)告一、 題目分析 借以模擬算法，首先由用戶輸入系統(tǒng)的當(dāng)前狀況，包括系統(tǒng)此時(shí)的進(jìn)程數(shù)量、系統(tǒng)中的資源種類數(shù)目；各個(gè)進(jìn)程當(dāng)前對各類資源的最大需求量和當(dāng)前對其的擁有量。接著系統(tǒng)能夠判斷出當(dāng)前狀態(tài)是否安全，是否能夠相應(yīng)進(jìn)程的請求。若通過安全檢測步驟，表示系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)是安全感的，系統(tǒng)需要根據(jù)相應(yīng)的算法處理進(jìn)程的資源請求（能否分配都要予以合理考慮，并給出提示信息）。每處理完一個(gè)請求都要顯示出系統(tǒng)的當(dāng)前狀況（包括各個(gè)進(jìn)程的資源狀

5、況和系統(tǒng)的資源狀況）。二、 程序設(shè)計(jì)1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）系統(tǒng)當(dāng)前擁有的各類資源的數(shù)量 available20,其中每個(gè)元素代表一類可用的資源的數(shù)目，用availablei代表系統(tǒng)中第i+1類資源的數(shù)目。即用available0=m表示系統(tǒng)中當(dāng)前用有的第一類資源數(shù)目為m 。（2）各個(gè)進(jìn)程的最大需求矩陣max2020,用它存儲某個(gè)進(jìn)程對某類資源的最大需求量，用maxij代表第i+1個(gè)進(jìn)程對第j+1類資源的需求量。即用max00=m表示第一個(gè)進(jìn)程對第一類資源的需求量是m 。（3）當(dāng)前所獲得的各類資源的數(shù)目allocation2020，用它來存儲各個(gè)進(jìn)程當(dāng)前所得到的各類資源的數(shù)量，用allocatio

6、nii表示第i+1個(gè)進(jìn)程所擁有的第j+1類資源的數(shù)目。即用allocation00=m表示第一個(gè)進(jìn)程當(dāng)前擁有第一類資源的數(shù)量為m 。（4）尚且需求need2020，用它來存儲各個(gè)進(jìn)程對各類資源的尚且需求量，用needij表示第i+1號進(jìn)程對對第j+1類資源的尚需量。即用need00=m代表第一個(gè)進(jìn)程對第一類資源的尚需量為m ，needij=maxij-allocationii。類的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)Banker類，其實(shí)例即為一個(gè)銀行家算法實(shí)體，其中包括銀行家算法中用到的上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，都為保護(hù)類型。用兩個(gè)共有數(shù)據(jù)成員記錄用戶輸入的進(jìn)程個(gè)數(shù)和資源個(gè)數(shù)，其分別為count_process（資源數(shù)）,cou

7、nt_source（進(jìn)程數(shù)）; 設(shè)計(jì)一個(gè)用于輸入系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的成員函數(shù)：inputData()；一個(gè)用于求取安全序列，從而檢測系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)是否安全的成員函數(shù)：safetyCheck()；一個(gè)用于執(zhí)行銀行家算法的核心成員函數(shù)：divideSource(int request ,int& request_number);由此函數(shù)負(fù)責(zé)調(diào)用其他函數(shù)，一并完成銀行家算法。再在類中封裝一個(gè)用于顯示系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)（包括各個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)）的顯示函數(shù)： void display();1 函數(shù)設(shè)計(jì)（1）void Banker:inputData()此函數(shù)負(fù)責(zé)給出用戶提示，用戶按照提示鍵入相應(yīng)的數(shù)值。流程圖如（圖4.1

8、）。首先提示用戶輸入進(jìn)程的個(gè)數(shù)和資源的種類數(shù)。接著用戶按照提示依次輸入第i個(gè)進(jìn)程對第j類資源的最大需求量和當(dāng)前已經(jīng)獲得的數(shù)量，并要求已獲得的資源的個(gè)數(shù)不大于其對同類資源的最大需求量。最后讓用戶輸入系統(tǒng)當(dāng)前的各類資源的可用數(shù)目。 （2）bool Banker:safetyCheck()此函數(shù)負(fù)責(zé)求取安全序列，從而檢測系統(tǒng)某時(shí)刻是否安全。設(shè)置兩個(gè)向量：work20，finish20在執(zhí)行安全算法開始時(shí)，work=avilable.finish表示系統(tǒng)是否有足夠的資源分配給進(jìn)程，初始化時(shí)finish=false;B. 從進(jìn)程集合中找到一個(gè)能滿足finishi=false&needijneedrequ

9、est_number-1j則result_passmaxj=1;passmax=true;表示第j類資源超過最大請求，該進(jìn)程有超過最大需求的資源號，系統(tǒng)認(rèn)為出錯(cuò)，顯示出資源信息即調(diào)用display()；否則轉(zhuǎn)C。B 如果requestjavailablej則result_dissatisfyj=1;dissatisfy=true;表示進(jìn)程請求的第j類資源超過系統(tǒng)當(dāng)前的擁有量，系統(tǒng)不能滿足其請求，顯示出資源信息即調(diào)用display()。否則轉(zhuǎn)D。C 試分配資源：availablej-=requestj; allocationrequest_number-1j+=requestj; needreq

10、uest_number-1j-=requestj;D 系統(tǒng)執(zhí)行安全檢測算法，檢查是分配后系統(tǒng)是否安全，若安全才真正將資源分配給進(jìn)程否則，將本次是分配作廢，恢復(fù)到試分配之前的資源狀態(tài)。調(diào)用display()顯示資源。（4）void Banker:display()顯示出每個(gè)進(jìn)程對各類資源的最大需求量、當(dāng)前的獲得量及尚需量，并且要顯示出系統(tǒng)當(dāng)前的各類資源剩余量。函數(shù)的調(diào)用分析divideSource(int request ,int& request_number)調(diào)用display()顯示出各種情況下的系統(tǒng)資源分布情況。調(diào)用safetyCheck()檢測某時(shí)刻系統(tǒng)是否處于安全態(tài)。開 始是否請求的

11、所有資源都滿足requsetj=needij是否所有請求的資源小于等于系統(tǒng)擁有量 即Requestj=availablejavailablej-=requestj;allocationrequest_number-1j+=requestj; needrequest_number-1j-=requestj; 即試分配安全檢測safetyCheck()是否檢測成功安全檢測safetyCheck()結(jié) 束availablej+=requestj;allocationrequest_number-1j-=requestj; needrequest_number-1j+=requestj; 恢復(fù)資源狀況

12、調(diào)用display（）顯示資源情況Y 主函數(shù)main（）創(chuàng)建Banker的實(shí)例。調(diào)用實(shí)例的inputData()函數(shù)輸入各進(jìn)程的資源概況，及系統(tǒng)當(dāng)前擁有的資源概況。調(diào)用實(shí)例的display()函數(shù)首次顯示。調(diào)用實(shí)例的safetyCheck()首次安全檢測。調(diào)用實(shí)例的divideSource（）執(zhí)行銀行家算法。2 流程圖3 代碼 源程序清單：/ Note:Your choice is C+ IDE#include /#include using namespace std; class Banker protected: int available20; int max2020; int all

13、ocation2020; int need2020; public: int count_process,count_source; public: void inputData(); bool safetyCheck(); void divideSource(int request ,int& request_number);/內(nèi)部設(shè)置某個(gè)進(jìn)程提出的需求Request,能否分配 void display();/用戶查看內(nèi)部的保護(hù)型的變量 /void display1(); ; void Banker:inputData() coutcount_processcount_source; cou

14、t(提示：已獲得的該類資源的數(shù)量必須小于對該類資源的最大需求量哦!)endl; for(int i=0;icount_process;i+) for(int j=0;jcount_source;j+) cout請輸入進(jìn)程i+1對第j+1類資源maxijallocationij; needij=maxij-allocationij; for(int j=0;jcount_source;j+) cout請輸入目前系統(tǒng)中第j+1availablej; bool Banker:safetyCheck() /控制查詢所有進(jìn)程的次數(shù) int n=1; int work20; bool finish20;

15、for(int j=0;jcount_source;j+) workj=availablej; for(int i=0;icount_process;i+) finishi= false; /輸出安全序列 cout當(dāng)前時(shí)刻安全序列：n; for( i=0;icount_process;i+) /當(dāng)前進(jìn)程是否符合標(biāo)準(zhǔn), true表示符合 bool flag=true; for(int j=0;jworkj) flag=false; break; if(flag) finishi=true;couti+1,; for(int j=0;jcount_source;j+) workj+=allocat

16、ionij; if(i=count_process-1) bool flag1=true;/用于檢測是否返回安全標(biāo)志 for(int m=0;mcount_process) return false; return false;void Banker:divideSource(int request20 ,int& request_number)/記錄超過系統(tǒng)當(dāng)前所剩 資源號int result_dissatisfy20;/記錄有無系統(tǒng)當(dāng)前無法提供足夠資源的進(jìn)程bool dissatisfy=false;/記錄超過最大需求量的資源號int result_passmax20;/記錄有無超過最大需

17、求量的進(jìn)程bool passmax=false;/以下是銀行家算法的核心部分for(int j=0;jneedrequest_number-1j) result_passmaxj=1;passmax=true; for(j=0;javailablej) result_dissatisfyj=1;dissatisfy=true; if(passmax=true) cout該進(jìn)程請求的第; for(int j=0;jcount_source;j+) if(result_passmaxj=1) coutj+1、; cout類資源超過最大需求！endl; display(); else if(diss

18、atisfy=true) cout該進(jìn)程請求的第; for(int j=0;jcount_source;j+) if(result_dissatisfyj=1) coutj+1、; cout類資源，系統(tǒng)當(dāng)前沒有足夠的數(shù)量為其分配，該進(jìn)程進(jìn)入等待隊(duì)列！endl; display(); else /在這里寫試分配代碼和調(diào)用安全檢測函數(shù) for(int j=0;jcount_source;j+) availablej-=requestj; allocationrequest_number-1j+=requestj; needrequest_number-1j-=requestj; cout試分配后：

19、n; display(); if(safetyCheck() coutn; cout系統(tǒng)正在為該進(jìn)程分配資源，請稍等endl; for(int i=0;i10000;i+); cout分配成功!endl; else coutn無法找到完整的安全序列n; cout為該進(jìn)程分配資源后，系統(tǒng)將陷入不安全狀態(tài)！暫不能將資源分配給該進(jìn)程。endl; for(int j=0;jcount_source;j+) availablej+=requestj; allocationrequest_number-1j-=requestj; needrequest_number-1j+=requestj; displ

20、ay(); void Banker:display()cout以下以Pn表示進(jìn)程n，其后面的數(shù)字依次表示對各類資源的最大需求和當(dāng)前已獲得情況endl;couttt最大需求，tt當(dāng)前獲得情況n;for(int i=0;icount_process;i+)coutPi+1tt; for(int j=0;jcount_source;j+) coutmaxij,; coutttt; for(j=0;jcount_source;j+) coutallocationij,; coutttt; for(j=0;jcount_source;j+) coutneedij,; coutendl; cout以下是系

21、統(tǒng)當(dāng)前的各類資源的數(shù)量：n;for(int j=0;jcount_source;j+) coutavailablej ; coutendl;/*void Banker:display1()coutendl;couttt當(dāng)前需求矩陣endl;for(int i=0;icount_process;i+) for(int j=0;jcount_source;j+) coutneedij,; coutendl; */ int main() int request20; int request_number ; char detection = Y; Banker testApp; testApp.inputData(); testApp.display(); /testApp.display1(); if(testApp.safetyCheck() coutOK!nnnn; while(detection=y|detection=Y) coutrequest_number;cout請依次輸入第request_number個(gè)進(jìn)程對第;for(int j=0;jtestApp.count_source;j+) coutj+1、;cout類資源的請求量：n;for(j=0;jrequestj;testApp.divideSource( request, re