银行家算法详解（C语言）
文章目录
- 概述
- 过程演示图解
- 银行家算法
- 1.数据结构
- 2. 银行家算法bank（）函数
- 3.程序共有五部分
- 代码实现
- 附简单测试案例
- 运行结果
概述
银行家算法是荷兰学者Dijkstra为银行系统设计的，以确保银行在发放现金贷款时，不会发生不能满足所有客户需要的情况。后来该算法被用在操作系统中，用于避免死锁 核心思想：在进程提出资源申请时，先预判此分配是否会导致系统进入不安全状态。如果会进入不安全状态，就暂时不答应这次请求，让该进程先阻塞等待。
过程演示图解
假定有五个进程{P0,P1,P2,P3,P4}和三类资源{A，B，C}，各种资源的数量分别为10、5、7。在T0时刻的资源分配情况如下 T0时刻的安全性
P1发出请求向量Request1（1,0,2），系统按银行家算法进行检查：
Request1（1,0,2）<=Need1（1,2,2）Request1（1,0,2）<=Available1（3,3,2） 满足条件。再利用安全性算法检查此时系统是否安全
银行家算法
1.数据结构
2. 银行家算法bank（）函数
3.程序共有五部分
代码实现
#include<stdio.h>
#include <cstdlib>
/*定义数据结构*/
int Max[100][100] ={0};//最大需求矩阵
int Allocation[100][100]={0};//已分配矩阵
int Need[100][100]={0};//需求矩阵
int Available[100]={0}; //资源可用情况
char Name[100]={0};//资源名称
int Work[100]={0};//记录系统中当前各类可用资源的数目
int Request[100]={0};//系统对各类资源请求的数目
int Security[100]={0};//保存进程在安全情况下的执行顺序
int M;//系统中进程的数量
int N;//资源类型的数量
void init()
{
int i=0,j=0;
printf("请输入可用资源的种类数量：");
scanf("%d",&N);
for(i=0;i<N;i++)
{
printf("请输入第 %d 个可用资源的名称: ",i);
scanf("%s",&Name[i]);
printf("请输入初始可用资源 %c 的数量: ",Name[i]);
scanf("%d",&Available[i]);
}
printf("\\n");
printf("请输入进程的数量：");
scanf("%d",&M);
printf("请输入进程的Max矩阵：\\n");
for(i=0;i<M;i++){//遍历每一个进程
for(j=0;j<N;j++){//输入第i个进程中每种资源的数量
scanf("%d",&Max[i][j]);
}
}
printf("请输入进程的Allocation矩阵：\\n");
int temp[100]={0};//为了算新的Available
for(i=0;i<M;i++){//遍历每一个进程
for(j=0;j<N;j++){//输入第i个进程中每种资源的数量
scanf("%d",&Allocation[i][j]);
//第一个进程需要j类资源的数量：最大需求量-已经分配的
Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];
temp[j]+=Allocation[i][j]; //统计已经分配的资源量
}
}
for(j=0;j<N;j++)//更新可用资源数目Available
{
Available[j]=Available[j]-temp[j];
}
}
void show(){//功能：进行资源及进程相关信显示
printf("\\t--------------------\\n");
printf("\\t系统当前可用的资源矩阵Available：\\n");
int i;
for(i=0;i<N;i++){
printf("%c ",Name[i]);
}
printf("\\n");
for(i=0;i<N;i++)
printf("%d ",Available[i]);
printf("\\n");
printf("\\t系统当前资源分配情况如下： \\n");
printf("\\t Max Allocation Need\\n");
printf("进程名 ");
int j=0;
for(j=0;j<3;j++)//每个进程名要输出三次
{
for(i=0;i<N;i++){//遍历所有的资源名称
printf("%c ",Name[i]);
}
}
printf("\\n");
for(i=0;i<M;i++){//打印进程
printf("P%d ",i);
for(j=0;j<N;j++){
printf("%d ",Max[i][j]);
}
for(j=0;j<N;j++){
printf("%d ",Allocation[i][j]);
}
for(j=0;j<N;j++){
printf("%d ",Need[i][j]);
}
printf("\\n");
}
}
int safe()
{
int Finish[100]={0};//Finish：系统是否有足够的资源分配给进程，使之完成运行
// 开始时先令Finish[i]=0,当有祖国资源分配给进程时，再令Finish[i]=1
int i=0;
for(i=0;i<N;i++)
{
Work[i]=Available[i];//在执行安全算法开始时，Work=Available
}
int j=0,count=0,k=0,m=0;
for(i=0;i<M;i++)
{
count=0;//遍历完一个进程就将count置为0，对新的i号进程资源达标数进行计数
for(j=0;j<N;j++){
//Finish[i]=0表示未执行
if(Finish[i]==0&&Need[i][j]<=Work[j])
{//如果进程没有执行且资源需求条件满足
count++;//统计有多少种资源满足条件
if(count==N) //表示对于i号进程所有资源都满足
{
Finish[i]=1;//记录i号进程为可执行
for(k=0;k<N;k++)
{
Work[k]=Work[k]+Allocation[i][k];
}
Security[m]=i;//记录第m个执行的是i号进程
i=-1;//将i置为-1;通过for循环执行i++后变为0，从第一个进程重新开始找
m++;
}
}
}
}
for(i=0;i<M;i++)
{
if(Finish[i]==0)
{
printf("系统不安全\\n");
return -1;
}
}
printf("系统时安全的\\n");
for(i=0;i<M;i++)
{
printf("P%d",Security[i]);
if(i<M-1)
printf("-->");
}
printf("\\n");
return 0;
}
bool bank()
{
printf("请输入希望手动分配资源的进程的编号：");
int Id,j;
bool flag=true;
while(scanf("%d",&Id))
{
if(Id < 0 || Id > M-1)
printf("进程不存在!请重新输入\\n请输入希望手动分配资源的进程的编号：");
else break;
}
printf("请输入请求资源数(%d个)：\\n",N);
for(j=0;j<N;j++)
{
scanf("%d",&Request[j]);
}
printf("开始为进程P%d分配资源：\\n",Id);
for(j=0;j<N;j++)
{
if(Request[j]>Need[Id][j]){
printf("进程请求资源数大于所需资源数，无法分配!\\n");
flag=false;
break;
}
else if(Request[j]>Available[j]){
printf("进程请求资源数大于可用资源数，无法分配!\\n");
flag=false;
break;
}
else{
Available[j] -= Request[j];
Allocation[Id][j] += Request[j];
Need[Id][j] -= Request[j];
}
}
return flag;
}
int main()
{
printf("\\t--------------------------\\n");
printf("\\t|| ||\\n");
printf("\\t|| 模拟银行家算法 ||\\n");
printf("\\t|| ||\\n");
printf("\\t|| ||\\n");
printf("\\t|| Sparky ||\\n");
printf("\\t|| ||\\n");
printf("\\t--------------------------\\n");
init();
show();
safe();
char choice;
printf("\\t-------------------------------------\\n");
printf("\\t|| ||\\n");
printf("\\t|| 手动进行资源请求 ||\\n");
printf("\\t|| 输入R(r)请求资源 ||\\n");
printf("\\t|| 输入E(e)退出程序 ||\\n");
printf("\\t|| ||\\n");
printf("\\t|| ||\\n");
printf("\\t-------------------------------------\\n");
while(true){
printf("请选择资源分配还是退出");
scanf("%s",&choice);
if(choice=='R'||choice=='r')
{
if(bank()){
safe();
show();
//exit(0);
}else{//说明没有分配资源，不必退出程序。
show();
}
}
else if(choice=='E'||choice=='e')
{
exit(0);
}
else
printf("请正确选择");
}
return 0;
}
附简单测试案例
运行结果
3种资源：
A B C 10 5 7
Max矩阵
7 5 3 3 2 2 9 0 2 2 2 2 4 3 3
Allocation
0 1 0 2 0 0 3 0 2 2 1 1 0 0 2
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