银行家算法设计实验报告银行家算法设计实验报告一．题目分析1.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.基本要求：（1）可以输入某系统的资源以及T0时刻进程对资源的占用及需求情况的表项，以及T0时刻系统的可利用资源数。
（2）对T0时刻的进行安全性检测，即检测在T0时刻该状态是否安全。
（3）进程申请资源，用银行家算法对其进行检测，分为以下三种情况：A. 所申请的资源大于其所需资源，提示分配不合理不予分配并返回B. 所申请的资源未大于其所需资源，但大于系统此时的可利用资源，提示分配不合理不予分配并返回。
C. 所申请的资源未大于其所需资源，亦未大于系统此时的可利用资源，预分配并进行安全性检查：a. 预分配后系统是安全的，将该进程所申请的资源予以实际分配并打印后返回。
b. 与分配后系统进入不安全状态，提示系统不安全并返回。
（4）对输入进行检查，即若输入不符合条件，应当报错并返回重新输入。
3.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。
二. 概要设计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。
2.安全性算法步骤（1）设置两个变量①剩余资源变量盘p[]。
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，p[N]=S[N]②标记数组C[]。
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C[i]=’F’，当有足够资源分配给进程时，令C[i]=’T’。
（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：①C[i]=’F’②Q[][]<=p[]如找到，执行步骤（3）；否则，执行步骤（4）。
（3）当进程T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：p[]=p[]+R[][];C[i]=’T’;转向步骤（2）。
（4）如果所有进程的C[i]=’T’,则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。
3.进程请求算法步骤（1）如果Request[][]＜=Q[],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[][]＜=p[][],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Tt(t从1开始),并修改下面数据结构中的数值：p[j]=p[j]-Request[t-1][j];R[t-1][j]=R[t-1][j]+Request[t-1][j];Q[t-1][j]=Q[t-1][j]-Request[t-1][j];(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。
4. 主要用到的数据结构：(1)最大需求矩阵Max[N][N](2)已分配矩阵R[N][N](3)仍需求矩阵Q[N][N]=Max[N][N]-R[N][N](4)可利用资源向量p[N](5)申请各类资源向量Request[N](6)工作向量 work[] , C[N](7) 各类资源总数S[N];5.程序模块：void main() 系统的主函数，用来显示资源的分配情况和提示信息，同时用Main函数来调用其它子程序。
int check(); 安全性检查函数，用来检查是否有安全序列，如果存在则返回一个‘1’给主函数，否则返回‘0’。
int judge(); 进程请求函数，用来进行资源请求，分为手动的和随机申请。
同时对申请的资源进行判断，检查申请是否有效，如果有效则返回一个‘1’给主函数，否则返回‘0’。
三．流程图1.银行家算法Main( )函数流程图2.安全性检查算法check( )函数流程图3.进程请求算法judge( )函数流程图四．运行结果及说明输入进程总数，资源总类，每类资源总数；然后输入已分配矩阵，最大需求矩阵，系统会求出尚需矩阵并且在屏幕上输出；然后系统调用check（）安全检查函数进行安全检查，会在屏幕上输出系统是否安全，若安全，则会输出安全序列；接着系统调用judge （）请求分配函数，屏幕上提醒输入要申请资源的序列号和要申请的各类资源数，输入以后，系统会进行判断要申请的资源数是否小于剩余资源数，是否小于或等于最大需求数，若都小于，系统会进行安全检查，若安全，系统就会进行资源分配。
运行结果如下：五、总结通过这次的课程设计，我了解掌握了银行家算法，学会模拟实现资源分配，同时通过编写和调试一个系统分配资源的简单模拟程序，观察到了死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生。
虽然操作系统是以前学的，再接触时遗忘了许多，但是通过老师的讲解，同学的帮助，自己也仔细地看了这次课程设计的实验指导，捡回了许多东西，对于银行家算法的设计、编写的思路变得清晰。
通过几天反复的阅读实验指导，仔细的思考出现的问题，反复推敲、测试与修改，终于能完满的完成课程设计任务。
课程设计的时间虽然不长，但带了给我知识，也带给了我战胜困难、完成任务的欢乐。
希望以后有更多的机会接触这类的课程设计。
附：程序清单#define N 100#include<stdio.h>int T[N];int S[N]; /*各类资源总数*/ int p[N]; /*剩余资源数*/ char C[N];int R[N][N]; /*已分配矩阵*/int Q[N][N]; /*尚需分配矩阵*/int MAX[N][N]; /*最大需求矩阵*/int check();int judge();main(){int sum,i,j,n,m;printf("请输入进程总数：");scanf("%d",&m);printf("请输入资源总类数：");scanf("%d",&n);printf("请输入每类资源总数：");{scanf("%d",&S[j]);}printf("请输入已分配资源矩阵：\n");for(i=0;i<m;i++){for(j=0;j<n;j++)scanf("%d",&R[i][j]); /*已分配矩阵*/}printf("请输入最大需求资源矩阵：\n");for(i=0;i<m;i++){for(j=0;j<n;j++)scanf("%d",&MAX[i][j]);/*最大需求矩阵*/}printf("尚需分配资源矩阵为：\n");printf("进程名");for(j=0;j<n;j++)printf("R%d\t",j+1);printf("\n");{printf("T%d\t",i+1);for(j=0;j<n;j++){Q[i][j]=MAX[i][j]-R[i][j];printf("%d\t",Q[i][j]); /*尚需分配矩阵*/}printf("\n");}check(m,n);judge(m,n);}int check(int m,int n) /*安全检查函数*/{int i,j,k,l=0;for(j=0;j<n;j++){ p[j]=S[j];for(i=0;i<m;i++)p[j]=p[j]-R[i][j];}C[i]='F';for(i=0;i<m;i++){if(C[i]=='T')continue;else{for(j=0;j<n;j++){ if(p[j]<Q[i][j])break;}if(j==n){C[i]='T';for( k=0;k<n;k++)p[k]+=R[i][k];T[l++]=i;i-=1;}else continue;if(l==m){printf("系统是安全的\n");printf("安全序列是：\n");for(i=0;i<l;i++){ printf("T%d",T[i]+1);if(i!=l-1)printf("-->");}printf("\n");return 1;}}}}int judge(int m,int n) /*进程请求函数*/{int i,j,t;int Request[N][N];char ch;while(1){printf("输入要申请的资源的进程号(1~%d):",m);scanf("%d",&t);printf("输入进程所请求的各资源的数量:");for(j=0;j<n;j++)scanf("%d",&Request[t-1][j]);for(j=0;j<n;j++){if(Request[t-1][j]>Q[t-1][j]){printf("你输入的请求数超过进程的需求量!\n");return 0;}if(Request[t-1][j]>p[j]){printf("你输入的请求数超过系统有的资源数!\n");return 0;}}for(j=0;j<n;j++){p[j]-=Request[t-1][j];R[t-1][j]+=Request[t-1][j];Q[t-1][j]-=Request[t-1][j];}if(check)printf("同意分配请求!\n");else{printf("你的请求被拒绝!\n");for(j=0;j<n;j++){p[j]+=Request[t-1][j];R[t-1][j]-=Request[t-1][j];Q[t-1][j]+=Request[t-1][j];}for(i=0;i<m;i++)C[i]='F';printf("你还想再次请求分配吗？是请按y/Y，否请按n/N，再确定\n");while(1){ch=getch();if(ch=='y'||ch=='Y'||ch=='n'||ch=='N')break;else{printf("请按要求输入!\n");continue;}}if(ch=='y'||ch=='Y')continue;elsebreak;}}}。