2.2银行家算法
我们可以把操作系统看做是银行家，操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金，进程向操作系统请求资源相当于客户向银行家贷款。
操作系统按银行家制定的规则为进程分配资源，当进程首次申请资源时，要测试该进程尚需求的资源量，若是系统现存的资源可以满足它尚需求的资源量，则按当前的申请量来分配资源，否则就推迟分配。
当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程申请的资源量是否超过了它尚需的资源量。
若超过则拒绝分配，若没有超过则再测试系统尚存的资源是否满足该进程尚需的资源量，若满足即可按当前的申请量来分配，若不满足亦推迟分配。
2.3基本要求
（1）设计用来保存：
可利用资源向量Available、最大需求矩阵Max、分配矩阵Allocation、需求矩阵Need。
（2）编写银行家算法，安全性检测算法。
要求在不安全时输出错误信息。
（3）编写输出函数，能对进程申请后的系统状态进行输出。
2.4目的
根据设计题目的要求，充分地分析和理解题目，叙述系统的要求，明确程序
要求实现的功能以及限制条件。
明白自己需要用代码实现的功能，清楚编写每部分代码的目的，做到有的放矢，有条理不遗漏的用代码实现银行家算法。
3概要设计
3.1算法思路：
先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于需要的，是否大于可利用的。
若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用安全性算法进行检查。
若安全，则分配；若不安全，则拒绝申请，恢复到原来的状态，拒绝申请。
3.2银行家算法步骤
（1）如果Requesti＜or=Need,则转向步骤
（2）；否则，认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。
（2）如果Request＜or=Available,则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，进程必须等待。
（3）系统试探把要求的资源分配给进程Pi,并修改下面数据结构中的数值：
Available=Available-Request[i];
Allocation=Allocation+Request;
Need=Need-Request;
（4）系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。
3.3安全性算法步骤
（1）设置两个向量
①工作向量Work。
它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，Work=Allocation;
②布尔向量Finish。
它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成，开始时先做Finish[i]=false，当有足够资源分配给进程时，令Finish[i]=true。
（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：
①Finish[i]=false
②Need<=Work;如找到，执行步骤（3）；否则，执行步骤（4）。
（3）当进程P获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：
Work=Work+Allocation;
Finish[i]=true;转向步骤
（2）。
（4）如果所有进程的Finish[i]=true,则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。
3．4数据结构：
3.4.1主要用到的数据结构：
（1）最大需求矩阵Max[][]
（2）已分配矩阵Allocation[][]
（3）仍需求矩阵Need[][]=Max[][]-Allocation[][]
（4）可利用资源向量Available[]
（5）申请各类资源向量Request[]
（6）工作向量work[],Finish[]
（7）存放安全序列temp[]
（8）存放系统可提供资源work[]
（9）资源的名字name[]
3.4.2程序模块：
intmain（）//主函数
voidshowdata（）//显示资源矩阵
intchangdata（inti）//进行资源分配
intsafe（）//安全性算法
voidshare（）//利用银行家算法对申请资源对进行判定
voidaddresources（）{//添加资源
voidchangeresources（）{//修改资源函数
voidaddprocess（）{//添加作业
3.4.3各模块间的调用关系：
主函数voidmain（）
要调用：
showdata（），safe（），addresources（），addprocess（）,changeresources（）,changdata（inti）
安全性检测函数safe（）
银行家算法函数share（）
要调用changdata（inti）,showdata（）,safe（）
4详细设计
4.1主要函数的核心代码：
1.进行初始化输入的函数
2.输出的函数
3.利用安全性算法进行检测的函数
4.进行资源分配的函数
5.利用银行家算法进行判定的函数
4.2系统主要过程流程图
图4.1主要流程图
4.3银行家算法流程图
图4.2银行家流程图
5测试与分析
5.1测试数据
本次测试一共5个进程，分别为p0、p1、p2、p3、p4.，资源分配情况如下表：
资源情况
进程
Max
ABC
Allocation
ABC
Need
ABC
Available
ABC
P0
753
010
743
332
P1
322
200
122
P2
092
302
600
P3
222
211
011
P4
433
002
431
结果截图：
图5.1
5.2银行家算法的演示
进行资源的分配，为进程1分配了（1，0，2），进行安全算法得到如下的结果。
图5.2
5.3分配资源由于大于可利用资源则失败。
图5.3
5.4增加一个作业得到不安全序列。
图5.4
5.5分配资源由于大于最大资源则失败。
图5.5
6总结
操作系统的基本特征是并发与共享。
系统允许多个进程并发执行，并且共享系统的软、硬件资源。
为了最大限度的利用计算机系统的资源，操作系统应采用动态分配的策略，但是这样就容易因资源不足，分配不当而引起“死锁”。
而我本次课程设计就是得用银行家算法来避免“死锁”。
银行家算法就是一个分配资源的过程，使分配的序列不会产生死锁。
此算法的中心思想是：
按该法分配资源时，每次分配后总存在着一个进程，如果让它单独运行下去，必然可以获得它所需要的全部资源，也就是说，它能结束，而它结束后可以归还这类资源以满足其他申请者的需要。
在程序当中，我们也得强调一下对输入的合法性的判断。
比如，我们输入的欲申请资源的进程号没有在系统已存在的进程当中，或者进程号定义为整型，但是却错输成字母等情况，我们需要对这些情况进行判断，让程序报错返回而并非因错误而中断。
这样的情况处理起来比较麻烦，相当于对每次输入针对各种不同的情况都得做判断。
我也没有涵盖全部的输入，仅仅只是对输入的进程号不在已存在进程当中、以及输入的操作选择不存在两种情况分别作了判断，并且针对第二种情况设定了五次输入错误的话系统关闭的功能。
而因为对于某些——比如进程号——本来设定就是整型，因此对输入的是字母的判别因比较复杂而未能加上。
总之，银行家算法是避免死锁的主要方法，其思路在很多方面都非常值得我们来学习借鉴。
参考文献
[1]汤小丹，梁红兵，哲凤屏，汤子瀛.计算机操作系统.：
电子科技大学，2007.
[2]严蔚敏，吴伟民.数据结构.北京：
清华大学，2006.
附录源程序清单
#include
#include
#include
#defineFalse0
#defineTrue1
intMax[100][100]={0};//各进程所需各类资源的最大需求
intAvaliable[100]={0};//系统可用资源
charname[100]={0};//资源的名称
intAllocation[100][100]={0};//系统已分配资源
intNeed[100][100]={0};//还需要资源
intRequest[100]={0};//请求资源向量
inttemp[100]={0};//存放安全序列
intWork[100]={0};//存放系统可提供资源
intM=100;//作业的最大数为100
intN=100;//资源的最大数为100
voidshowdata（）//显示资源矩阵
{inti,j;
cout<<"系统目前可用的资源[Avaliable]:
"<for（i=0;icout<cout<for（j=0;jcout<cout<cout<<"MaxAllocationNeed"<cout<<"进程名";
for（j=0;j<3;j++）{
for（i=0;icout<cout<<"";
}
cout<for（i=0;icout<<""<for（j=0;jcout<cout<<"";
for（j=0;jcout<cout<<"";
for（j=0;jcout<cout<}
}
intchangdata（inti）//进行资源分配
{
intj;
for（j=0;jAvaliable[j]=Avaliable[j]-Request[j];
Allocation[i][j]=Allocation[i][j]+Request[j];
Need[i][j]=Need[i][j]-Request[j];
}return1;
}
intsafe（）//安全性算法
{
inti,k=0,m,a,Finish[100]={0};
intj;
intflag=0;
Work[0]=Avaliable[0];
Work[1]=Avaliable[1];
Work[2]=Avaliable[2];
for（i=0;ia=0;
for（j=0;jif（Finish[i]==False&&Need[i][j]<=Work[j]）{
a++;
if（a==N）{
for（m=0;mWork[m]=Work[m]+Allocation[i][m];//变分配数
Finish[i]=True;
temp[k]=i;
i=-1;
k++;
flag++;
}
}
}
}
for（i=0;iif（Finish[i]==False）{
cout<<"系统不安全"<return-1;
}
}
cout<<"系统是安全的!
"<cout<<"分配的序列:
";
for（i=0;icout<if（i";
}
cout<return0;
}
voidshare（）//利用银行家算法对申请资源对进行判定
{
charch;
inti=0,j=0;
ch='y';
cout<<"请输入要求分配的资源进程号（0-"<";
cin>>i;//输入须申请的资源号
cout<<"请输入进程"<"<for（j=0;j{
cout<";
cin>>Request[j];//输入需要申请的资源
}
for（j=0;jif（Request[j]>Need[i][j]）//判断申请是否大于需求，若大于则出错
{
cout<<"进程"<cout<<"分配不合理，不予分配！
"<ch='n';
break;
}
else{
if（Request[j]>Avaliable[j]）//判断申请是否大于当前资源，若大于则
{//出错
cout<<"进程"<cout<<"分配出错，不予分配!
"<ch='n';
break;
}
}
}
if（ch=='y'）{
changdata（i）;//根据进程需求量变换资源
showdata（）;//根据进程需求量显示变换后的资源
safe（）;//根据进程需求量进行银行家算法判断
}
}
voidaddresources（）{//添加资源
intn,flag;
cout<<"请输入需要添加资源种类的数量:
";
cin>>n;
flag=N;
N=N+n;
for（inti=0;icout<<"名称:
";
cin>>name[flag];
cout<<"数量:
";
cin>>Avaliable[flag++];
}
showdata（）;
safe（）;
}
voiddelresources（）{//删除资源
charming;
inti,flag=1;
cout<<"请输入需要删除的资源名称：
";
do{
cin>>ming;
for（i=0;iif（ming==name[i]）{
flag=0;
break;
}
if（i==N）
cout<<"该资源名称不存在，请重新输入：
";
}
while（flag）;
for（intj=i;j{
name[j]=name[j+1];
Avaliable[j]=Avaliable[j+1];
}
N=N-1;
showdata（）;
safe（）;
}
voidchangeresources（）{//修改资源函数
cout<<"系统目前可用的资源[Avaliable]:
"<for（inti=0;icout<"<cout<<"输入系统可用资源[Avaliable]:
"<cin>>Avaliable[0]>>Avaliable[1]>>Avaliable[2];
cout<<"经修改后的系统可用资源为"<for（intk=0;kcout<"<showdata（）;
safe（）;
}
voidaddprocess（）{//添加作业
intflag=M;
M=M+1;
cout<<"请输入该作业的最大需求量[Max]"<for（inti=0;icout<";
cin>>Max[flag][i];
Need[flag][i]=Max[flag][i]-Allocation[flag][i];}
showdata（）;
safe（）;
}
intmain（）//主函数
{
inti,j,number,choice,m,n,flag;
charming;
cout<<"*****************资源管理系统的设计与实现*****************"<cout<<"请首先输入系统可供资源种类的数量:
";
cin>>n;
N=n;
for（i=0;i{cout<<"资源"<";
cin>>ming;
name[i]=ming;
cout<<"资源的数量:
";
cin>>number;
Avaliable[i]=number;
}
cout<cout<<"请输入作业的数量:
";
cin>>m;
M=m;cout<<"请输入各进程的最大需求量（"<"<for（i=0;ifor（j=0;jcin>>Max[i][j];
do{flag=0;
cout<<"请输入各进程已经申请的资源量（"<"<for（i=0;ifor（j=0;jcin>>Allocation[i][j];
if（Allocation[i][j]>Max[i][j]）
flag=1;
Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];
}if（flag）
cout<<"申请的资源大于最大需求量，请重新输入!
\n";
}
while（flag）;
showdata（）;//显示各种资源
safe（）;//用银行家算法判定系统是否安全
while（choice）
{cout<<"**************银行家算法的演示***************"<cout<<"1:
增加资源2:
删除资源"<cout<<"3:
修改资源4:
分配资源"<cout<<"5:
增加作业0:
离开"<cout<<"*******************************************"<cout<<"请选择功能号：
";
cin>>choice;
switch（choice）
{
case1:
addresources（）;break;
case2:
delresources（）;break;
case3:
changeresources（）;break;
case4:
share（）;break;
case5:
addprocess（）;break;
case0:
choice=0;break;
default:
cout<<"请正确选择功能号（
升级会员 