操作系统教程——银行家算法院系计算机与软件学院班级08软件工程2班学号20081344066姓名何丽茗一、实验目的银行家算法是避免死锁的一种重要方法。
通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，进一步深入理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法。
二、实验内容根据银行家算法的基本思想，编写和调试一个实现动态资源分配的模拟程序，并能够有效地防止和避免死锁的发生。
三、实验方法1.算法流程图2.算法数据结构1)可利用资源向量Available ，它是一个最多含有100个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源的数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源数目。
其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。
如果Available（j）=k，标是系统中现有j类资源k个。
2)最大需求矩阵Max，这是一个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。
如果Max（i，j）=k，表示进程i需要j类资源的最大数目为k。
3)分配矩阵Allocation，这也是一个n×m的矩阵，它定义了系统中的每类资源当前一分配到每一个进程的资源数。
如果Allocation（i，j）=k，表示进程i当前已经分到j 类资源的数目为k。
Allocation i表示进程i的分配向量，有矩阵Allocation的第i 行构成。
4)需求矩阵Need，这还是一个n×m的矩阵，用以表示每个进程还需要的各类资源的数目。
如果Need（i，j）=k，表示进程i还需要j类资源k个，才能完成其任务。
Need i表示进程i的需求向量，由矩阵Need的第i行构成。
5)上述三个矩阵间存在关系：Need（i，j）=Max（i，j）-Allocation（i，j）；3.银行家算法设Request[i] 是进程i的请求向量，如果Request[i，j]=K,表示进程i需要K个j 类型的资源。
当i发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查：1)如果Request i≤Need，则转向步骤2；否则，认为出错，因为它所请求的资源数已超过它当前的最大需求量。
2)如果Request i≤Available，则转向步骤3；否则，表示系统中尚无足够的资源满足i的申请，i必须等待。
3)系统试探性地把资源分配给进程i，并修改下面数据结构中的数值：Available = Available - Request iAllocation i= Allocation i+ Request iNeed i= Need i - Request i4)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。
如果安全才正式将资源分配给进程i，以完成本次分配；否则，将试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程i等待。
四、实验代码以及运行示例1.源代码：#include<iostream>#include<string.h>#include<stdio.h>#define False 0#define True 1using namespace std;int Max[100][100]={0};//各进程所需各类资源的最大需求int Avaliable[100]={0};//系统可用资源char name[100]={0};//资源的名称int Allocation[100][100]={0};//系统已分配资源int Need[100][100]={0};//还需要资源int Request[100]={0};//请求资源向量int temp[100]={0};//存放安全序列int Work[100]={0};//存放系统可提供资源int M=100;//进程的最大数为int N=100;//资源的最大数为void showdata()//显示资源矩阵{int i,j;cout<<"系统目前可用的资源[Avaliable]:"<<endl;for(i=0;i<N;i++)cout<<name[i]<<" ";cout<<endl;for (j=0;j<N;j++)cout<<Avaliable[j]<<" ";//输出分配资源cout<<endl;cout<<" Max Allocation Need"<<endl;cout<<"进程名 ";for(j=0;j<3;j++){for(i=0;i<N;i++)cout<<name[i]<<" ";cout<<" ";}cout<<endl;for(i=0;i<M;i++){cout<<" "<<i<<" ";for(j=0;j<N;j++)cout<<Max[i][j]<<" ";cout<<" ";for(j=0;j<N;j++)cout<<Allocation[i][j]<<" ";cout<<" ";for(j=0;j<N;j++)cout<<Need[i][j]<<" ";cout<<endl;}}int changdata(int i)//进行资源分配{int j;for (j=0;j<M;j++) {Avaliable[j]=Avaliable[j]-Request[j];Allocation[i][j]=Allocation[i][j]+Request[j];Need[i][j]=Need[i][j]-Request[j];}return 1;}int safe()//安全性算法{int i,k=0,m,apply,Finish[100]={0};int j;int flag=0;Work[0]=Avaliable[0];Work[1]=Avaliable[1];Work[2]=Avaliable[2];for(i=0;i<M;i++){apply=0;for(j=0;j<N;j++){if (Finish[i]==False&&Need[i][j]<=Work[j]){apply++;if(apply==N){for(m=0;m<N;m++)Work[m]=Work[m]+Allocation[i][m];//变分配数Finish[i]=True;temp[k]=i;i=-1;k++;flag++;}}}}for(i=0;i<M;i++){if(Finish[i]==False){cout<<"系统不安全"<<endl;//不成功系统不安全return -1;}}cout<<"系统是安全的!"<<endl;//如果安全，输出成功cout<<"分配的序列:";for(i=0;i<M;i++){//输出运行进程数组cout<<temp[i];if(i<M-1) cout<<"->";}cout<<endl;return 0;}void share()//利用银行家算法对申请资源对进行判定{char ch;int i=0,j=0;ch='y';cout<<"请输入要求分配的资源进程号(0-"<<M-1<<"):";cin>>i;//输入须申请的资源号cout<<"请输入进程"<<i<<" 申请的资源:"<<endl;for(j=0;j<N;j++){cout<<name[j]<<":";cin>>Request[j];//输入需要申请的资源}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{cout<<"进程"<<i<<"申请的资源大于它需要的资源";cout<<" 分配不合理，不予分配！"<<endl;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"<<i<<"申请的资源大于系统现在可利用的资源";cout<<" 分配出错，不予分配!"<<endl;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}}void addresources(){//添加资源int n,flag;cout<<"请输入需要添加资源种类的数量:";cin>>n;flag=N;N=N+n;for(int i=0;i<n;i++){cout<<"名称:";cin>>name[flag];cout<<"数量:";cin>>Avaliable[flag++];}showdata();safe();}void delresources(){//删除资源char ming;int i,flag=1;cout<<"请输入需要删除的资源名称：";do{cin>>ming;for(i=0;i<N;i++)if(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(int j=i;j<N-1;j++){name[j]=name[j+1];Avaliable[j]=Avaliable[j+1];}N=N-1;showdata();safe();}void changeresources(){//修改资源函数cout<<"系统目前可用的资源[Avaliable]:"<<endl;for(int i=0;i<N;i++)cout<<name[i]<<":"<<Avaliable[i]<<endl;cout<<"输入系统可用资源[Avaliable]:"<<endl;cin>>Avaliable[0]>>Avaliable[1]>>Avaliable[2];cout<<"经修改后的系统可用资源为"<<endl;for (int k=0;k<N;k++)cout<<name[k]<<":"<<Avaliable[k]<<endl;showdata();safe();}void addprocess(){//添加作业int flag=M;M=M+1;cout<<"请输入该作业的最大需求量[Max]"<<endl;for(int i=0;i<N;i++){cout<<name[i]<<":";cin>>Max[flag][i];Need[flag][i]=Max[flag][i]-Allocation[flag][i];}showdata();safe();}int main()//主函数{int i,j,number,choice,m,n,flag;char ming;cout<<"\t---------------------------------------------------"<<endl;cout<<"\t|| ||"<<endl;cout<<"\t|| 银行家算法的实现 ||"<<endl;cout<<"\t|| ||"<<endl;cout<<"\t|| 08软工何丽茗 ||"<<endl;cout<<"\t|| ||"<<endl;cout<<"\t|| 20081344066 ||"<<endl;cout<<"\t---------------------------------------------------"<<endl;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<n;i++){cout<<"资源"<<i+1<<"的名称:";cin>>ming;name[i]=ming;cout<<"资源的数量:";cin>>number;Avaliable[i]=number;}cout<<endl;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("<<m<<"*"<<n<<"矩阵)[Max]:"<<endl;for(i=0;i<m;i++)for(j=0;j<n;j++)cin>>Max[i][j];do{flag=0;cout<<"请输入各进程已经申请的资源量("<<m<<"*"<<n<<"矩阵)[Allocation]:"<<endl;for(i=0;i<m;i++)for(j=0;j<n;j++){cin>>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<<"\t-------------------银行家算法演示------------------"<<endl;cout<<" 1:增加资源 "<<endl;cout<<" 2:删除资源 "<<endl;cout<<" 3:修改资源 "<<endl;cout<<" 4:分配资源 "<<endl;cout<<" 5:增加作业 "<<endl;cout<<" 0:离开 "<<endl;cout<<"\t---------------------------------------------------"<<endl;cout<<"请选择功能号：";cin>>choice;switch(choice){case 1: addresources();break;case 2: delresources();break;case 3: changeresources();break;case 4: share();break;case 5: addprocess();break;case 0: choice=0;break;default: cout<<"请正确选择功能号(0-5)!"<<endl;break;}}return 1;}2.运行结果：1)初始化状态：2)为进程0分配资源：3)为进程4分配资源：五、实验总结本程序的设计实现主要是用C++语言。