银行家算法

#include <iostream.h> #define MAXPROCESS 50 /*最大进程数*/ #define MAXRESOURCE 100 /*最大资源数*/ int AVAILABLE[MAXRESOURCE]; /*可用资源数组*/ int MAX[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*最大需求矩阵*/ int ALLOCATION[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*分配矩阵*/ int NEED[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*需求矩阵*/ int REQUEST[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*进程需要资源数*/ bool FINISH[MAXPROCESS]; /*系统是否有足够的资源分配*/ int p[MAXPROCESS]; /*记录序列*/ int m,n; /*m个进程,n个资源*/ void Init(); bool Safe(); void Bank(); 根据给定的信息，我们将深入探讨银行家算法的基本概念、实现逻辑以及如何通过具体的实例来验证其有效性。 ### 银行家算法概述 银行家算法是操作系统中用于避免死锁的一种资源分配策略。该算法由艾兹格·迪科斯彻（Edsger Dijkstra）在1965年提出，其主要思想是通过对资源分配的安全性进行检查来避免死锁的发生。通过模拟银行家向客户贷款的过程，银行家算法确保了系统的安全性，即系统总能有一种资源分配方式使得所有进程都能够顺利完成任务。 ### 银行家算法的关键数据结构 在给出的具体代码中，定义了几种关键的数据结构： 1. **AVAILABLE**：一个整型数组，表示当前系统中各类资源的可用数量。 2. **MAX**：一个二维整型数组，表示每个进程对每种资源的最大需求。 3. **ALLOCATION**：一个二维整型数组，表示每个进程当前已经分配到的资源。 4. **NEED**：一个二维整型数组，表示每个进程还需要的资源数量。 5. **REQUEST**：一个二维整型数组，表示当前进程请求的资源数量。 6. **FINISH**：一个布尔型数组，表示每个进程是否已经完成。 7. **p**：一个整型数组，用于记录安全序列中的进程编号。 8. **m** 和 **n**：分别表示进程数和资源种类数。 ### 银行家算法的实现逻辑 #### 初始化过程 1. 输入进程数和资源种类数。 2. 输入每个进程的最大需求和已分配资源。 3. 计算每个进程的需求矩阵，即 `NEED[i][j] = MAX[i][j] - ALLOCATION[i][j]`。 4. 输入系统当前可用资源数量。 #### 安全性检查与资源分配 1. 检查进程的请求是否合理，即不超过其最大需求且不超过系统当前可用资源。 2. 如果合理，则暂时分配资源，并更新相关数据结构（如 `AVAILABLE`、`ALLOCATION` 和 `NEED`）。 3. 进行安全性检查： - 使用循环遍历所有进程，找到一个可以完成的进程（即其需求矩阵中的所有值都小于或等于当前可用资源 `AVAILABLE`）。 - 如果找到了这样的进程，则将该进程的所有已分配资源归还给系统，更新 `AVAILABLE`。 - 将该进程标记为已完成，并记录在安全序列中。 4. 如果所有进程都可以完成，则认为系统处于安全状态；否则，撤销之前的资源分配并拒绝请求。 ### 实验案例分析 #### 例1 分析 给定了一个具体的情况，其中包含5个进程和4类资源（A、B、C、D）。根据表格数据，我们可以通过以下步骤进行分析： 1. **计算初始的NEED矩阵**：根据提供的最大需求和已分配资源数据，我们可以计算出每个进程还需要多少资源。 2. **安全性检查**：检查当前状态下系统是否安全。 3. **处理P2的请求**：P2请求(0, 4, 2, 0)个资源，我们需要验证这一请求是否能够被满足。 #### 例2 分析 同样地，对于第二个示例，我们也可以遵循相同的步骤来进行分析： 1. **初始化数据**：包括进程数、资源种类数、最大需求、已分配资源等。 2. **安全性检查**：检查当前状态是否安全。 3. **处理资源请求**：首先处理进程B的请求(0, 0, 1, 0)，然后处理进程E的请求(0, 0, 1, 0)。 ### 总结 银行家算法通过一系列严格的检查来确保系统的安全性，从而有效地避免了死锁的发生。通过对具体案例的分析，我们可以更加深刻地理解银行家算法的核心思想和其实现细节。在实际操作系统的资源管理中，这种算法提供了一种有效的方法来预防资源竞争可能导致的问题。