操作系统实验报告C语言实现银行家算法

实 验 报 告 题 目 名 称 C语言实现银行家算法 院 系 信息科学与工程学院 班 级 完成时间 指导老师 本次实验 成绩 组长 联系电话 邮件地址 组员（姓名， 学号）
主要任务 程序算法的编写、实现、运行调试 组员（姓名， 学号）
主要任务 实验报告的完成 组员（姓名， 学号）
主要任务 实验报告的完成 组员（姓名， 学号）
主 要 原 理 及 所 参 考 的 资 料 （ 包 括 实 验 内 容 及 条 件 ）
银行家算法原理：
我们可以把操作系统看作是银行家，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分配资源相当于用户向银行家贷款。

为保证资金的安全,银行家规定:
(1) 当一个顾客对资金的最大需求量不超过银行家现有的资金时就可接纳该顾客;
(2) 顾客可以分期贷款,但贷款的总数不能超过最大需求量;
(3) 当银行家现有的资金不能满足顾客尚需的贷款数额时,对顾客的贷款可推迟支付,但总能使顾客在有限的时间里得到贷款;
(4) 当顾客得到所需的全部资金后,一定能在有限的时间里归还所有的资金. 操作系统按照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，要测试该进程对资源的最大需求量，如果系统现存的资源可以满足它的最大需求量则按当前的申请量分配资源，否则就推迟分配。当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程本次申请的资源数是否超过了该资源所剩余的总量。若超过则拒绝分配资源，若能满足则按当前的申请量分配资源，否则也要推迟分配。

主要参考书：
计算机操作系统第三版 西安电子科技大学出版社 汤子瀛主编 主 要 算 法 流 程 图 和 具 体 实 验 步 骤 主 要 算 法 流 程 图 和 具 体 实 验 步 骤 算法流程图：
附录1 -- 银行家算法流程图 附录2 -- 安全性算法流程图 实验步骤：
一．银行家算法 进程i发出请求资源申请， (1)如果Request [j]<=need[i,j],转向步骤(2),否则认为出错，因为他所需要的资源数已经超过它所宣布的最大值。

(2)如果：Request i[j]<=available[i,j]，转向步骤(3)，否则表示尚无足够资源，进程i需等待。

(3)若以上两个条件都满足，则系统试探着将资源分配给申请的进程，并修改下面数据结构中的数值：
Available[i,j]= Available[i,j]- Request [j]；

Allocation[i][j]= Allocation[i][j]+ Request [j]；

need[i][j]= need[i][j]- Request [j]；

(4)试分配后，执行安全性检查，调用check()函数检查此次资源分配后系统是否处于安全状态。若安全，才正式将资源分配给进程；
否则本次试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让该进程等待。

(5)用do{…}while 循环语句实现输入字符y/n判断是否继续进行资源申请。

二．安全性检查算法（check()函数）
(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目，在执行安全性算法开始时，Work= Available。

工作向量Finish，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Finish[i]=false；
当有足够的资源分配给进程时，再令Finish[i]=true。

(2)在进程中查找符合以下条件的进程：
条件1：Finish[i]=false；

条件2：need[i][j]<=Work[j] 若找到，则执行步骤(3)否则，执行步骤(4) (3)当进程获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：
Work[j]= Work[j]+ Allocation[i][j]；

Finish[i]=true；

goto step (2)；

(4)如果所有的Finish[i]=true都满足，则表示系统处于安全状态，否则，处于不安全状态。

程序源代码及调试结果 附录3 -- 程序源代码 附录4 -- 程序运行调试结果 实 验 心 得 本次实验我负责程序的编写方面，虽然基础一般，但是我仍然坚持花了三天的时间终于把程序拿下，这是让自己很欣慰的事，本次实验不仅让我对银行家算法有了更深入的理解，并且还让我的编程能力得到了较大提高，希望能有更多这样的机会，借此较好的锻炼自己，从而更好的掌握和运用自己的专业知识，提高能力水平。

本次实验相对于c基础并不好的我有一定的难度，所以我在程序方面所做的较少。而对银行家算法了解的比较透彻，在程序设计的原理和流程图方面做的工作较多，本次实验我学到的东西好多，也知道自己在很多方面的不足，虽然我给自己的发展方向定位为硬件方向，但是对C语言还是要进一步的学习。

Y N Y N Y N Y N 系统初始化 输入进程个数no1 输入资源类数no2 输入进程最大需求矩阵Max、已分配矩阵Allocation和可利用资源矩阵Available 打印输出此时资源分配情况表 Need[][]=Max[][]-Allocation[][] 输入欲申请资源进程号 输入是否合法 输入该进程申请的资源量 Request[]>Need[][]? 继续分配(Y)? or 退出(N)? Request[]>Available[][]? 预分配 调用check()函数进行安全性检查 退出系统 附录 1 银行家算法流程图 附录 2 安全性算法流程图 调用check()函数 work[]=available[] finish[]=false need[][]<=work[] finish[]=false ? work[]=work[]+allocation[][] finish[]=true Y N 所有进程的finish[]==true? Y N 输出安全序列，并打印出当前资源分配情况 输出提示：系统不安全 调用结束 附录3 程序源代码：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <conio.h> # define m 50 int no1; //进程数 int no2; //资源数 int r; int allocation[m][m],need[m][m],available[m],max[m][m]; char name1[m],name2[m]; //定义全局变量 void main() { void check(); void print(); int i,j,p=0,q=0; char c; int request[m],allocation1[m][m],need1[m][m],available1[m]; printf(“**********************************************＼n“); printf(“* 银行家算法的设计与实现 *＼n“); printf(“**********************************************＼n“); printf(“请输入进程总数:＼n“); scanf(“%d“,&no1); printf(“请输入资源种类数:＼n“); scanf(“%d“,&no2); printf(“请输入Max矩阵:＼n“); for(i=0;i<no1;i++) for(j=0;j<no2;j++) scanf(“%d“,&max[i][j]); //输入已知进程最大资源需求量 printf(“请输入Allocation矩阵:＼n“); for(i=0;i<no1;i++) for(j=0;j<no2;j++) scanf(“%d“,&allocation[i][j]); //输入已知的进程已分配的资源数 for(i=0;i<no1;i++) for(j=0;j<no2;j++) need[i][j]=max[i][j]-allocation[i][j]; //根据输入的两个数组计算出need矩阵的值 printf(“请输入Available矩阵＼n“); for(i=0;i<no2;i++) scanf(“%d“,&available[i]); //输入已知的可用资源数 print(); //输出已知条件 check(); //检测T0时刻已知条件的安全状态 if(r==1) //如果安全则执行以下代码 { do{ q=0; p=0; printf(“＼n请输入请求资源的进程号(0~4)：＼n“); for(j=0;j<=10;j++) { scanf(“%d“,&i); if(i>=no1) { printf(“输入错误，请重新输入：＼n“); continue; } else break; } printf(“＼n请输入该进程所请求的资源数request[j]:＼n“); for(j=0;j<no2;j++) scanf(“%d“,&request[j]); for(j=0;j<no2;j++) if(request[j]>need[i][j]) p=1; //判断请求是否超过该进程所需要的资源数 if(p) printf(“请求资源超过该进程资源需求量，请求失败！＼n“); else { for(j=0;j<no2;j++) if(request[j]>available[j]) q=1; //判断请求是否超过可用资源数 if(q) printf(“没有做够的资源分配，请求失败！＼n“); else //请求满足条件 { for(j=0;j<no2;j++) { available1[j]=available[j]; allocation1[i][j]=allocation[i][j]; need1[i][j]=need[i][j]; //保存原已分配的资源数，仍需要的资源数和可用的资源数 available[j]=available[j]-request[j]; allocation[i][j]+=request[j]; need[i][j]=need[i][j]-request[j]; //系统尝试把资源分配给请求的进程 } print(); check(); //检测分配后的安全性 if(r==0) //如果分配后系统不安全 { for(j=0;j<no2;j++) { available[j]=available1[j]; allocation[i][j]=allocation1[i][j]; need[i][j]=need1[i][j]; //还原已分配的资源数，仍需要的资源数和可用的资源数 } printf(“返回分配前资源数＼n“); print(); } } }printf(“＼n你还要继续分配吗？Y or N ?＼n“); //判断是否继续进行资源分配 c=getche(); }while(c==＇y＇||c==＇Y＇); } } void check() //安全算法函数 { int k,f,v=0,i,j; int work[m],a[m]; bool finish[m]; r=1; for(i=0;i<no1;i++) finish[i]=false; // 初始化进程均没得到足够资源数并完成 for(i=0;i<no2;i++) work[i]=available[i];//work[i]表示可提供进程继续运行的各类资源数 k=no1; do{ for(i=0;i<no1;i++) { if(finish[i]==false) { f=1; for(j=0;j<no2;j++) if(need[i][j]>work[j]) f=0; if(f==1) //找到还没有完成且需求数小于可提供进程继续运行的资源数的进程 { finish[i]=true; a[v++]=i; //记录安全序列号 for(j=0;j<no2;j++) work[j]+=allocation[i][j]; //释放该进程已分配的资源 } } } k--; //每完成一个进程分配，未完成的进程数就减1 }while(k>0); f=1; for(i=0;i<no1;i++) //判断是否所有的进程都完成 { if(finish[i]==false) { f=0; break; } } if(f==0) //若有进程没完成，则为不安全状态 { printf(“系统处在不安全状态！“); r=0; } else { printf(“＼n系统当前为安全状态，安全序列为：＼n“); for(i=0;i<no1;i++) printf(“p%d “,a[i]); //输出安全序列 } } void print() //输出函数 { int i,j; printf(“＼n“); printf(“*************此时刻资源分配情况*********************＼n“); printf(“进程名/号 | Max | Allocation | Need |＼n“); for (i = 0; i < no1; i++) { printf(“ p%d/%d “,i,i); for (j = 0; j < no2; j++) {printf(“%d “,max[i][j]);} for (j = 0; j < no2; j++) {printf(“ %d “,allocation[i][j]);} for (j = 0; j < no2; j++) {printf(“ %d “,need[i][j]);} printf(“＼n“); } printf(“＼n“); printf(“各类资源可利用的资源数为:“); for (j = 0; j < no2; j++) {printf(“ %d“,available[j]);} printf(“＼n“); } （程序结束）
附录 4 程序运行调试结果：
1、 程序初始化 2、检测系统资源分配是否安全结果

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