银行家算法典型案例-C语言实现
2023-10-28 本文已影响0人
Promise_Sun
文 | Promise Sun
银行家算法典型案例：
1.题目要求：
（1）模拟一个银行家算法： 设置数据结构 设计安全性算法
（2） 初始化时让系统拥有一定的资源
（3） 用键盘输入的方式申请资源
（4）如果预分配后，系统处于安全状态，则修改系统的资源分配情况
（5）如果预分配后，系统处于不安全状态，则提示不能满足请求
假定系统中有五个进程{P0、P1、P2、P3、P4}和三种类型资源{A、B、C}，每一种资源的数量分别为10、5、7。各进程的最大需求、T时刻资源分配情况如下所示：
银行家算法1.png
2.开发环境
1）开发工具：Visual Studio Community 2022
2）开发系统：Windows 11
3.运行结果：
（注：参数可自行设置，示例仅供参考）
银行家算法示例1.png
银行家算法示例2.png
银行家算法示例3.png
银行家算法示例4.png
4.完整代码：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define False 0
#define True 1
/********主要数据结构********/
char NAME[100] = { 0 };//资源的名称
int Max[100][100] = { 0 };//最大需求矩阵
int Allocation[100][100] = { 0 };//系统已分配矩阵
int Need[100][100] = { 0 };//还需要资源矩阵
int Available[100] = { 0 };//可用资源矩阵
int Request[100] = { 0 };//请求资源向量
int Work[100] = { 0 };//存放系统可提供资源量
int Finish[100] = { 0 }; //标记系统是否有足够的资源分配给各个进程
int Security[100] = { 0 };//存放安全序列
int M = 100;//进程的最大数
int N = 100;//资源的最大数
/********初始化数据：输入进程数量、资源种类、各种资源可利用数量、
各进程对资源最大需求量、各进程的资源已分配数量等。********/
void init()
{
/* m为进程个数，即矩阵行数，n为资源种类，即矩阵列数。*/
int i, j, m, n;
int number, flag;
char name;//输入资源名称
int temp[100] = { 0 };//统计已经分配的资源
//输入系统资源数目及各资源初试个数
printf("系统可用资源种类为:");
scanf_s("%d", &n);
N = n;
for (i = 0; i < n; i++)
{
printf("资源%d的名称:",i);
//fflush(stdin); //清空输入流缓冲区的字符，注意必须引入#include<stdlib.h>头文件
scanf_s("%s", &name,2);
printf(" 资源 %c 的初始个数为:", name);
NAME[i] = name;
scanf_s("%d", &number);
Available[i] = number;
}
//输入进程数及各进程的最大需求矩阵
printf("\n请输入进程的数量:");
scanf_s("%d", &m);
M = m;
printf("请输入各进程的最大需求矩阵的值[Max]:\n");
do {
flag = False;
for (i = 0; i < M; i++)
for (j = 0; j < N; j++)
{
scanf_s("%d", &Max[i][j]);
if (Max[i][j] > Available[j])
flag = True;
}
if (flag)
printf("资源最大需求量大于系统中资源最大量，请重新输入!\n");
} while (flag);
//输入各进程已经分配的资源量，并求得还需要的资源量
do {
flag = False;
printf("请输入各进程已经分配的资源量[Allocation]:\n");
for (i = 0; i < M; i++)
{
for (j = 0; j < N; j++)
{
scanf_s("%d", &Allocation[i][j]);
if (Allocation[i][j] > Max[i][j])
flag = True;
Need[i][j] = Max[i][j] - Allocation[i][j];
temp[j] += Allocation[i][j];//统计已经分配给进程的资源数目
}
}
if (flag)
printf("分配的资源大于最大量，请重新输入!\n");
} while (flag);
//求得系统中可利用的资源量
for (j = 0; j < N; j++)
Available[j] = Available[j] - temp[j];
}
/********显示资源分配矩阵********/
void showdata()
{
int i, j;
printf("*************************************************************\n");
printf("系统目前可用的资源[Available]:\n");
for (i = 0; i < N; i++)
printf("%c ", NAME[i]);
printf("\n");
for (j = 0; j < N; j++)
printf("%d ", Available[j]);
printf("\n");
printf("系统当前的资源分配情况如下：\n");
printf(" Max Allocation Need\n");
printf("进程名 ");
//输出与进程名同行的资源名，Max、Allocation、Need下分别对应
for (j = 0; j < 3; j++) {
for (i = 0; i < N; i++)
printf("%c ", NAME[i]);
printf(" ");
}
printf("\n");
//输出每个进程的Max、Allocation、Need
for (i = 0; i < M; i++) {
printf(" P%d ", i);
for (j = 0; j < N; j++)
printf("%d ", Max[i][j]);
printf(" ");
for (j = 0; j < N; j++)
printf("%d ", Allocation[i][j]);
printf(" ");
for (j = 0; j < N; j++)
printf("%d ", Need[i][j]);
printf("\n");
}
}
/********尝试分配资源********/
int test(int i) //试探性的将资源分配给第i个进程
{
for (int j = 0; j < N; j++)
{
Available[j] = Available[j] - Request[j];
Allocation[i][j] = Allocation[i][j] + Request[j];
Need[i][j] = Need[i][j] - Request[j];
}
return True;
}
/********试探性分配资源作废********/
int Retest(int i) //与test操作相反
{
for (int j = 0; j < N; j++)
{
Available[j] = Available[j] + Request[j];
Allocation[i][j] = Allocation[i][j] - Request[j];
Need[i][j] = Need[i][j] + Request[j];
}
return True;
}
/********安全性算法********/
int safe()
{
int i, j, k = 0, m, apply;
//初始化work
for (j = 0; j < N; j++)
Work[j] = Available[j];
//初始化Finish
for (i = 0; i < M; i++)
Finish[i] = False;
//求安全序列
for (i = 0; i < M; i++) {
apply = 0;
for (j = 0; j < N; j++) {
if (Finish[i] == False && Need[i][j] <= Work[j])
{
apply++;
//直到每类资源尚需数都小于系统可利用资源数才可分配
if (apply == N)
{
for (m = 0; m < N; m++)
Work[m] = Work[m] + Allocation[i][m];//更改当前可分配资源
Finish[i] = True;
Security[k++] = i;
i = -1; //保证每次查询均从第一个进程开始
}
}
}
}
for (i = 0; i < M; i++) {
if (Finish[i] == False) {
printf("系统不安全\n");//不成功系统不安全
return False;
}
}
printf("系统是安全的!\n");//如果安全，输出成功
printf("存在一个安全序列:");
for (i = 0; i < M; i++) {//输出运行进程数组
printf("P%d", Security[i]);
if (i < M - 1)
printf("->");
}
printf("\n");
return True;
}
/********利用银行家算法对申请资源进行试分********/
void bank()
{
int flag = True;//标志变量，判断能否进入银行家算法的下一步
int i, j;
printf("请输入请求分配资源的进程号(0-%d):", M - 1);
scanf_s("%d", &i);//输入须申请资源的进程号
printf("请输入进程P%d要申请的资源个数:\n", i);
for (j = 0; j < N; j++)
{
printf("%c:", NAME[j]);
scanf_s("%d", &Request[j]);//输入需要申请的资源
}
//判断银行家算法的前两条件是否成立
for (j = 0; j < N; j++)
{
if (Request[j] > Need[i][j])//判断申请是否大于需求，若大于则出错
{
printf("进程P%d申请的资源大于它需要的资源", i);
printf("分配不合理，不予分配！\n");
flag = False;
break;
}
else
{
if (Request[j] > Available[j])//判断申请是否大于当前可分配资源，若大于则出错
{
printf("进程%d申请的资源大于系统现在可利用的资源", i);
printf("\n");
printf("系统尚无足够资源，不予分配!\n");
flag = False;
break;
}
}
}
//前两个条件成立，试分配资源，寻找安全序列
if (flag) {
test(i); //根据进程需求量,试分配资源
showdata(); //根据进程需求量，显示试分配后的资源量
if (!safe()) //寻找安全序列
{
Retest(i);
showdata();
}
}
}
//显示版权信息函数
void versionInfo()
{
printf( " ┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ \n" );
printf( " ┃ 银行家算法模拟系统 ┃ \n" );
printf( " ┠──────────────────────────────────────────────┨ \n" );
printf( " ┃ (c)All Right Reserved Promise Sun ┃ \n" );
printf( " ┃ https://blog.csdn.net/sun_promise ┃ \n" );
printf( " ┃ version 100 build 2023 ┃ \n" );
printf( " ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ \n" );
}
int main()//主函数
{
versionInfo();
char choice;
init();//初始化数据
showdata();//显示各种资源
//用银行家算法判定系统当前时刻是否安全，不安全就不再继续分配资源
if (!safe()) exit(0);
do {
printf("*************************************************************\n");
printf("\n");
printf("\n");
printf("\t-------------------银行家算法演示------------------\n");
printf(" R(r):请求分配 \n");
printf(" E(e):退出 \n");
printf("\t---------------------------------------------------\n");
printf("请选择：");
fflush(stdin); //清空输入流缓冲区的字符，注意必须引入#include<stdlib.h>头文件
scanf_s("%s", &choice,2);
switch (choice)
{
case 'r':
case 'R':
bank(); break;
case 'e':
case 'E':
exit(0);
default: printf("请正确选择!\n"); break;
}
} while (choice);
}
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