银行家算法课程设计.docx
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银行家算法课程设计
信息与计算科学
操作系统原理
课程设计报告
题目：
银行家算法程序设计
班级：
姓名：
专业：
银行家算法程序设计
1.绪论2
2.需求分析2
功能需求2
数据需求2
3.整体设计2
功能模块设2
系统设计方案3
开发工具4
4.详细设计4
银行家算法中的数据结构4
银行家算法5
平安性算法6
5.调试与测试8
6.结论8
终止语8
参考文献9
附录1－用户手册10
1.绪论
20世纪末，随着运算机科学的进展，C语言的应用愈来愈普遍，很多程序都需要利用C语言来编写。
C语言利用方便快捷，它已经成为运算机编程中不可缺少的一部份，而且它也被用于方方面面。
例如：
政府部门，银行，学校等等。
银行家算法是判定系统是不是平安，而且许诺其它进程来申请那个地址的资源，任何一个进程来申请资源时，必需先记录该进程对资源的申请要求然后由系统检查当前资源的状况，并用银行家算法和平安性算法来检查是不是许诺分派资源给进程。
通过课程设计，加深咱们对利用银行家算法幸免死锁的明白得。
在设计中要紧的难点是用语言编写银行家算法和平安性算法，使系统资源分派能平安进行，幸免系统死锁。
2.需求分析
功能需求
1.添加进程的可用资源，最大资源，已分派资源；
2.判定系统是不是平安；
3.申请资源；
4.申请资源后如何分派；
5.进行平安检查。
数据需求
要紧数据包括：
可用资源，最大资源，已分派资源，申请资源数。
3.整体设计
功能模块设
图1功能模块图
系统设计方案
在程序中设计五个进程，别离为P0,P1,P2,P3,P4。
共享三类资源。
在那个资源治理系统中对进程的所需最大资源（Max）、已分派给当前进程资源（Allocation）和系统可用资源（Available）别离进行了初始化了值。
进程可动态地申请资源和释放资源，系统按各进程的申请动态地分派资源。
要求程序具有显示和打印各进程的某一时刻的资源分派表和平安序列，假设分派不平安，那么释放分派的资源，避免使系统进入不平安状态。
显示和打印各进程依次要求申请的资源号和为某进程分派资源后的有关资源数据。
程序还能够实现对系统的修改。
若是修改系统可用资源（Available），和进程分派资源。
程序具体的设计是：
函数voidshowdata（）用来显示资源矩阵，包括系统可用资源数量，进程对资源最大需求数，系统已分派给进程的资源数，进程还需求资源。
通过以上显示，很直观的观看到资源分派和修改的进程。
函数share（）用来利用银行家算法对某个进程申请资源对进行判定。
函数intsetdata（intk）用来实现资源试探分派。
要紧执行的步骤是vailable[j]=Available[j]-Request[j];
Allocation[k][j]=Allocation[k][j]+Request[j];
Need[k][j]=Need[k][j]-Request[j];
函数panduan（）用来实现平安性算法，对分派后的资源进行计算，假设分派资源后，系统是平安的，那么资源完本钱次分派。
假设不平安将本次的试探分派作废，挪用backdata（）函数恢恢复先的资源分派状态。
开发工具
该程序是采纳C程序设计完成的，的编译环境。
4.详细设计
银行家算法中的数据结构
1.可利用资源向量Available
是个含有3个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数量。
若是Available［j］=K，那么表示系统中现有Rj类资源K个。
2.最大需求矩阵Max
这是一个5×3的矩阵，它概念了系统中5个进程中的每一个进程对3类资源的最大需求。
若是Max［i,j］=K，那么表示进程i需要Rj类资源的最大数量为K。
3.分派矩阵Allocation
这也是一个5×3的矩阵，它概念了系统中每一类资源当前已分派给每一进程的资源数。
若是Allocation［i,j］=K，那么表示进程i当前已分得Rj类资源的数量为K。
4.需求矩阵Need
这也是一个5×3的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。
若是Need［i,j］=K，那么表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。
Need［i,j］=Max［i,j］-Allocation［i,j］
图2赋值
银行家算法
设Requesti是进程Pi的请求向量，若是Requesti［j］=K，表示进程Pi需要K个Rj类型的资源。
当Pi发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查：
若是Requesti［j］≤Need［i,j］，便转向步骤2；不然以为犯错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布最大值。
1.若是Requesti［j］≤Available［j］，便转向步骤（3）；不然，表示尚无足够资源，Pi须等待。
2.系统试探着把资源分派给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：
Available［j］∶=Available［j］-Requesti［j］;
Allocation［i,j］∶=Allocation［i,j］+Requesti［j］;
Need［i,j］∶=Need［i,j］-Requesti［j］;
3.系统执行平安性算法，检查这次资源分派后，系统是不是处于平安状态。
假设平安，才正式将资源分派给进程Pi，以完本钱次分派；不然，将本次的试探分派作废，恢恢复先的资源分派状态，让进程Pi等待。
平安性算法
1.设置两个向量：
工作向量Work:
它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数量，它含有m个元素，在执行平安算法开始时，Work∶=Available;
工作向量Finish:
它表示系统是不是有足够的资源分派给进程，使之运行完成。
开始时先做Finish［i］∶=false;当有足够资源分派给进程时，再令Finish［i］∶=true。
2.从进程集合中找到一个能知足下述条件的进程：
Finish［i］=false;
Need［i,j］≤Work［j］；假设找到，执行（3），不然，执行（4）
3.当进程Pi取得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分派给它的资源，故应执行：
Work［j］∶=Work［i］+Allocation［i,j］;
Finish［i］∶=true;
gotostep2;
4.若是所有进程的Finish［i］=true都知足，那么表示系统处于平安状态；不然，系统处于不平安状态
图3平安性判定
5.调试与测试
1.在执行程序时，有时分派空间能够造成死锁也会分派资源。
通过细心地查找发觉了其中的逻辑错误，并加以更正。
2.在利用循环语句：
while时由于循环条件的值没有改变，因此形成了死循环。
通过耐心的检查发觉了这一错误，然后将其更正。
3.在执行程序时，有时分派资源数大于总资源数时仍能分派。
通过调试找到其中的错误并更正。
4.在利用选择语句if时，常常显现逻辑错误。
通过教师的指导，更正了错误。
6.结论
这次操作系统实验大体上已经达到了预期的目的：
能够实现银行家算法。
尽管程序已经能够利用了，可是它仍是有一些需要改良的地址。
例如：
不能同时对2个进程进行分派，不能自行输入进程数量和进程种类。
实验主若是银行家算法部份：
1.若是Request<=Need,便转向步骤2；不然以为犯错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。
2.若是Request<=Available,便转向步骤3；不然，表示尚无足够资源，需要等待。
3.系统试探分派请求的资源进程。
4.系统执行平安性算法。
终止语
近两周的操作系统实验终止了，从开始选择题目到作品的完成，再到设计报告的完成，每一步对我来讲都是新的尝试与挑战，在教师的细心指导和严格要求下我顺利的完成的任务，做出了理想的程序。
尽管这是我第三次做课设，可是我对操作系统的实验仍是不了解。
通过教师的耐心指导我的C语言水平有所提高，而且完全明白了银行家算法。
尽管课程设计占用了我大量的时刻，可是却让我温习了一下过去所学到的知识，我以为仍是值得的。
在做这次课程设计进程中不但使我学到了很多C语言方面的知识，而且我也领会到了一些真理。
我感到不论做什么事只有真正用心去做，才能克服各类困难，其实有些时候困难本身并非恐怖，真正恐怖的是面对困难咱们缺少的决心和信心。
光学不做是没有意义的，只有实践才能学好，要想学好一门科目就要常常做一些练习。
希望这次的经历能让我在今后的学习.工作和生活中不断成长与进步。
参考文献
[1]
谭浩强.C程序设计（第三版）.北京：
清华大学版社，2005
[2]
汤子灜.哲凤屏.汤小丹.计算机操作系统（第三版）.西安：
电子科技大学出版社，2007
附录1－用户手册
1.输入可利用资源：
2.输入需要申请资源的进程号：
系统不平安
3.输入需要申请资源的进程号：
系统平安并输出平安序列
4.输入申请资源错误
附录2－源程序清单
#include<>
intAvailable[3],Allocation[5][3],Max[100][100];//已有资源量
intNeed[100][100],Work[50],Finish[5],work[5][3];//需求
intRequest[3]={0,0,0};
inti,j,n,m,l=0,flag=0,temp[5]={0,1,2,3,4};
voidshowdata（）
{
inti,j;
for（i=1;i<5;i++）
{
for（j=0;j<3;j++）
{work[temp[0]][j]=Available[j];
work[temp[i]][j]=work[temp[i-1]][j]+Allocation[temp[i-1]][j];
}
}
cout<<"系统可用的资源数为:
"<cout<<"资源:
A:
"<cout<<"B:
"<cout<<"C:
"<cout<cout<<"WorkNeedAllocationWork+Allocation"<cout<<"资源ABCABCABCABC"<for（i=0;i<5;i++）
{
cout<<"进程P"<";
for（j=0;j<3;j++）cout<<""<cout<<"\t";
for（j=0;j<3;j++）cout<<""<cout<<"\t";
for（j=0;j<3;j++）cout<<""<cout<<"\t";
for（j=0;j<3;j++）cout<<""<cout<}
cout<<"------------------------------------------------------------------------"<}
voidsetdata（intk）
{
intj;
for（j=0;j<3;j++）
{
Available[j]=Available[j]-Request[j];
Allocation[k][j]=Allocation[k][j]+Request[j];
Need[k][j]=Need[k][j]-Request[j];
}
}
voidbackdata（intk）
{
intj;
for（j=0;j<3;j++）
{
Available[j]=Available[j]+Request[j];
Allocation[k][j]=Allocation[k][j]-Request[j];
Need[k][j]=Need[k][j]+Request[j];
}
}
intpanduan（intt）
{inth=0;
inti=t;
while（i<5）{
flag=0;
if（Finish[i]==0）
{
for（j=0;j{
if（Work[j]>=Need[i][j]）
flag=flag+1;
}
if（flag==m）
{
Finish[i]=1;
for（j=0;j{
Work[j]=Work[j]+Allocation[i][j];
}
l=l+1;
temp[h]=i;
h++;
i=0;
}
}
else{i++;}
}
returnl;
}
voidmain（）
{
intk=0,r=0;
cout<<"输入各类资源可利用的数量Available["<<3<<"]:
"<for（j=0;j<3;j++）
{
cin>>Available[j];
Work[j]=Available[j];
}
cout<<"\n请输入各进程当前已分派的资源数量Allocation["<<5<<"]["<<3<<"]:
"<cout<<"\n请严格依照（"<<5<<"×"<<3<<"）的距阵输入:
"<for（i=0;i<5;i++）
{
for（j=0;j<3;j++）
{
cin>>Allocation[i][j];
}
Finish[i]=0;
}
cout<<"\n输入各进程对各类资源的最大需求数Max["<<5<<"]["<<3<<"]:
"<cout<<"\n请严格依照（"<<5<<"×"<<3<<"）的距阵输入:
"<for（i=0;i<5;i++）
{
for（j=0;j<3;j++）
{
cin>>Max[i][j];
Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];
}
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
charf='y';
while（f=='Y'||f=='y'）
{
i=-100;
while（i<0||i>=5）
{
cout<<"请输入需要申请资源的进程号（从P0到P4，不然表示想退出此程序!
）:
";
cin>>i;
if（i<0||i>=5）
{
cout<<"输入的进程号不存在，系统退出!
"<return;
}
}
cout<<"请输入进程P"<for（j=0;j<3;j++）
{
cout<<"需要第"<";
cin>>Request[j];
if（Request[j]>Need[i][j]）
{
cout<<"进程P"<"<cout<<"申请不合理，犯错!
请从头选择!
"<f='N';
break;
}
elseif（Request[j]>Available[j]）
{
cout<<"进程P"<";
cout<<"由于可能会产生死锁，因此银行家算法不予分派，请从头输入!
"<f='N';
break;
}
}
if（f=='Y'||f=='y'）
{
setdata（i）;
if（panduan（i）!
=5）
{
backdata（i）;
cout<<"\n当前状态不平安!
!
!
!
!
"<showdata（）;
}
else
cout<<"\n平安的状态!
!
!
"<}
else
cout<cout<<"是不是继续银行家算法演示,按'Y'或'y'键继续,按'N'或'n'键退出演示:
";
cin>>f;
}
}
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