嗜睡的理发师问题Word下载.docx
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}
Customer〔inti〕
wait（mutex）;
if（waiting<
CHAIRS）//看看有没有空椅子
{
waiting=waiting+1;
//等候顾客数加1
signal（customers）;
//必要的话唤醒理发师
//开放临界区
wait（barbers）;
//无理发师，顾客等待
get_haircut（）;
//一个顾客坐下等理发
else
signal（mutex）;
//人满了，走吧
分析：
此题中，顾客进程和理发师进程之间存在着多种同步关系：
1．只有在理发椅空闲时，顾客才能做到理发椅上等待理发师理发，否那么顾客便必须等待；
只有当理发椅上有顾客时，理发师才可以开场理发，否那么他也必须等待；
这种同步关系类似于单缓冲的生产者-消费者问题中的同步关系，故可通过信号量empty和full来控制；
2．理发师为顾客理发时，顾客必须等待理发的完成，并在理发完成后理发师唤醒他，这可单独使用一个信号量cut来控制；
3．顾客理完发后必须向理发师付费，并等理发师收费后顾客才能离开；
而理发师那么需等待顾客付费，并在收费后唤醒顾客以允许他离开，这可分别通过两个信号量payment和receipt来控制。
4．等候室中的N帐沙发是顾客竟争的资源，故还需为它们设置了一个资源信号量sofa
5．为了控制顾客的人数，使顾客能自所有的沙发都被占用时离开理发店，还必须设置一个整型变量count来对理发店重的顾客进展计数，该变量将被多个顾客进程互斥地访问并修改，这可通过一个互斥信号量mutext来实现。
答：
为解决上述问题，需设置一个整型变量count用来对理发店重的顾客进展计数，并需设置7个信号量，其中：
mutex用来实现顾客进程对count变量的恶互斥访问，其初值为1；
sofa是对应于等候室中N沙发的资源信号量，其初值为N；
empty表示是否有空闲的理发椅，其初值为1；
full表示理发椅上是否有等待理发的顾客，其初值为0；
cut用来等待理发的完成，其初值为0；
payment表示用来等待付费，其初值为0；
receipt用来等待收费，其初值为0。
具体算法描述如下：
Intcout=0；
Semaphoremutex=1,sofa=N,empty=1,full=0,cut=0,payment=0,receipt=0;
processguesti（）顾客i
{wait（mutex）;
//count既用于判断，也要修改，所以为临界资源，用mutex管理互斥，但由于是分支构造，所以要在每个分支构造中注意离开count的临界区时使用signal释放临界资源
if（count>
N）//沙发中已经坐满客人N个和正在理发的1位，没有沙发，客人离开理发店
{signal（mutex）;
exitshop;
else
{count=count+1;
1）//count>
1，意味着原来理发店里有客人，所以不能坐理发椅，需要坐到沙发上等待
{signal〔mutex〕；
wait（sofa）;
//申请沙发，肯定能得到
sitonsofa;
wait（empty）;
//申请理发椅，等不到阻塞，得到，那么从沙发上站起，准备坐到理发椅上
getupformsofa;
signal（sofa）;
//归还沙发
else
{signal〔mutex〕；
//count==1，意味着这个店里只有这一个顾客，他不必要申请沙发，直接申请理发椅即可
sitonthebaber_chair;
signal（full）;
//假设理发师阻塞，那么唤醒理发师，假设未阻塞，那么将full由0增1，理发师申请理发时即可通过
wait（cut）;
//测试理发是否完成，没有那么阻塞
pay;
signal（payment）;
//假设理发师阻塞，那么唤醒理发师告知其已经付费，假设未阻塞，那么将paymentl由0增1，理发师申请理要求付费时即可通过
wait（receipt）;
////测试理发师收费是否完成，没有那么阻塞
getupformthebaber_chair;
//理发师收费完成，顾客离开理发椅
signal（empty）;
//释放理发椅
//对count临界资源操作，用mutex完成互斥
count=count-1;
exitshop;
}
processbarber（）
{while
（1）
{wait（full）;
//测试理发椅上是否有顾客，无那么阻塞
cuthair;
signal（cut）;
//告知顾客理发完成
wait（payment）;
//测试顾客是否付费
acceptpament;
signal（receipt）;
//告知顾客收费完毕
main（）
{cobegin
{guesti（）;
Barber（）;
5、设有两个生产者进程A、B和一个销售者进程C，他们共享一个无限大的仓库，生产者每次循环生产一个产品，然后入库供销售；
销售者每次循环从仓库中取出一个产品进展销售。
如果不允许同时入库，也不允许边入库边出库；
而且要求生产和消费A产品和B产品的件数都满足一下关系：
-n≤A的件数－B的件数≤m，其中n、m是正整数。
此题中存在着以下的同步和互斥关系：
生产者A、B和消费者之间不能同时将产品入库和出库，故仓库是一个临界资源；
两个生产者之间必须进展同步，当生产的A、B产品的件数之差大于等于m时，生产者A必须等待；
小于等于-n时，生产者B必须等待；
生产者和销售者之间也必须进展同步，只有当生产者生产出产品并入库后，销售者才能进展销售；
而且由于销售的产品件数必须满足关系-n≤A的件数－B的件数≤m，因此当销售的A、B产品件数之差大于等于m而仓库中已无B产品时，或者销售的A、B产品的件数之差小于等于-n而仓库中已无A产品时，销售者C必须等待
生产的A、B产品必须满足：
-n≤A的件数－B的件数≤m，如例题4中，同样的方法管理，分别使用了信号量SAB和SBA；
仓库的管理只要求出入库互斥，由于仓库无限大入库只好操作互斥就可以完成，出库要考虑有无产品，SA对应于仓库中的A产品量，SB对应于仓库中的B产品量；
销售要满足：
-n≤A的件数－B的件数≤m，用difference表示A的件数－B的件数，即difference=A的件数－B的件数;
difference==-n的时候，不能取产品B，只能取A；
difference==m的时候，不能取产品A，只能取B；
-n<
difference<
m，即可以取产品A也可以取产品B；
为了互斥地入库和出库，蓄为仓库设置一初值为1的互斥信号量mutex；
为了使生产的产品件数满足-n≤A的件数－B的件数≤m，须设置两个同步的信号量，其中SAB表示当前允许A生产的产品数量，其初值为m，SBA表示当前允许B生产的产品数量，其初值为n；
另外，还需设置一个整数difference表示所销售的A、B产品数量之差，而为了同步生产者和销售者并使销售的A、B产品的件数-n≤A的件数－B的件数≤m，还需要设置三个资源信号量，其中s对应于仓库中的总的产品量，SA对应于仓库中的A产品量，SB对应于仓库中的B产品量，它们的初值都为0.
SemaphoreSAB=m,SBA=n,S=0,SA=0,SB=0,mutex=1;
processA（）
{//生产产品，-n≤A的件数－B的件数≤m，方法同第4题
wait（SAB）;
ProduceaproductA;
signal（SBA）;
//入库操作，满足出入库操作互斥即可
addtheproductAtothestorehouse;
signal（SA）;
//入库产品A一件，所以给SA增值
signal（（S）;
//入库产品一件，所以给S增值，S是仓库中全部产品的数量
processB（）
wait（SBA）;
ProduceaproductB;
signal（SAB）;
signal（SB）;
{wait（S）;
//首先检查有无产品，无产品阻塞，有产品，下面操作将会取走一件产品，所以S减1
if（difference<
=-n）
{wait（SA）;
//difference<
=-n时只能取A产品一件，无A产品那么需阻塞
//出库操作，满足出入库操作互斥
takeaproductAfromstorehouse;
signal（mutex）;
difference++;
//取A产品一件，difference++
elseif（difference>
=m）
{wait（SB）;
//difference>
=m时只能取B产品一件，无B产品那么需阻塞
takeaproductBfromstorehouse;
difference--;
//取B产品一件，difference--
{//-n<
m，即可以取产品A也可以取产品B，随意取一件产品出来，之后再根据取得产品是A还是B进展处理
takeaproductA或Bfromstorehouse;
if〔product_type==A〕
{//取的是产品A，那么信号量SA减1，这里不可能发生没有A产品，进程C需要阻塞的情况
wait（SA）;
//取A产品一件，difference++
{//取的是产品B，那么信号量SB减1，这里不可能发生没有B产品，进程C需要阻塞的情况
wait（SB）;
difference--;
//取B产品一件，difference--
Selltheproduct;
}
main（）
cobegin{
A（）;
B（）;
C（）;
6、考虑三个吸烟者进程和一个经销商进程的系统。
每个吸烟者连续不断地做烟卷并抽他做好的烟卷，做一支烟卷需要烟草、纸和火柴三种原料。
这三个吸烟者分别掌握有烟草、纸和火柴。
经销商源源不断地提供上述三种原料，但他只将其中的两种原料放在桌上，具有另一种原料的吸烟者就可以做烟卷并抽烟，且在做完后给经销商发信号，然后经销商再拿出两种原料放在桌上，如此反复。
试设计一个同步算法来描述他们的活动。
SemaphoreSA=SB=SC=0,SD=1;
i:
integer;
processsmokerA（）
{while
（1）
{wait（SA）;
制烟;
signal（SD）;
吸烟；
processsmokerB（）
{wait（SB）;
processsmokerC（）
{wait（SC）;
Processprovider（）
{while
（1）
{wait（SD）;
i=random
（2）;
switch（i）
{case'
0'
:
signal（SA）;
case'
1'
signal（SB）;
2'
signal（SC）;
somkerA（）;
somkerB（）;
somkerC（）;
provider（）;
5、现有四个进程R1、R2、W1、W2，它们共享可以存放一个数的缓冲器B。
进程R1每次把来自键盘的一个数存入缓冲器B中，供进程W1打印输出；
进程R2每次从磁盘上读一个数存放到缓冲器B中，供进程W2打印输出。
为防止数据的丧失和重复打印，问怎样用信号量操作来协调这四个进程的并发执行。
semaphoreS=1,S1=S2=0;
bufferB;
processR1〔〕
{intx;
while
（1）
{接收来自键盘的数;
x=接收的数;
wait（S）;
B=x;
signal（S1）;
processR2（）
{inty;
{从磁盘上读一个数;
y=接收的数;
B=y;
signal（S2）;
processW1（）
{intk;
{wait（Sl）;
k=B;
signal（S）;
打印k中数;
processW2（）
{intj;
{wait（S2）;
j=B;
打印j中数;
cobegin{
R1（）;
R2（）;
W1（）;
W2（）;
6、a，b两点之间是一段东西向的单行车道，现要设计一个自动管理系统，管理规那么如下：
当ab之间有车辆在行驶时同方向的车可以同时驶入ab段，但另一方向的车必须在ab段外等待；
当ab之间无车辆在行驶时，到达a点（或b点）的车辆可以进入ab段，但不能从a点和b点同时驶入，当某方向在ab段行驶的车辆驶出了ab段且暂无车辆进入ab段时，应让另一方向等待的车辆进入ab段行驶。
请用信号量机制为工具，对ab段实现正确管理以保证行驶平安。
SemaphoreS1=1,S2=1,Sab=1;
intab=ba=0;
processPab（）
{
while
（1）
{
wait（S1）;
if（ab==0）
wait（Sab）;
ab=ab+1;
车辆从a点驶向b点;
wait（S1）;
ab=ab-1;
if（ab==0）
signal（Sab）;
signal（S1）;
}
processPba（）
{
wait（S2）;
if（ba==0）
wait（Sab）;
ba=ba+1;
signal（S2）;
车辆从b点驶向a点;
ba=ba-1;
Pab（）;
Pba（）;
}
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