银行家算法课程设计（附源代码）

死锁会引起计算机工作僵死，因此操作系统中必须防止。本实验提供了一个系统动态分配资源的简单模拟程序，用于了解死锁产生的条件和原因，并采用银行家算法有效地防止死锁的发生。

一、实验要求
设计有n个进程共享m个系统资源的系统，进程可动态的申请和释放资源，系统按各进程的申请动态的分配资源。
系统能显示各个进程申请和释放资源，以及系统动态分配资源的过程，便于用户观察和分析；

二、银行家算法
Request i 是进程Pi 的请求向量。Request i（j）=k表示进程Pi请求分配Rj类资源k个。当Pi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Pi的申请，Pi必须等待。
3．系统试探性地把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：
Available = Available - Request i
Allocation i= Allocation i+ Request i
Need i= Need i - Request i
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。如果安全才正式将资源分配给进程Pi，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Pi等待。

三、安全性算法
1．设置两个向量。
Work：它表示系统可提供给进程继续运行的各类资源数目，它包含m个元素，开始执行安全性算法时，Work = Available。
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Finish（i）=false；当有足够资源分配给进程Pi时，令Finish（i）=true；
2．从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程。
Finish（i）= = false；
Need i ≤work；
如找到则执行步骤3；否则，执行步骤4；
3．当进程Pi获得资源后，可顺利执行直到完成，并释放出分配给它的资源，故应执行
Work = work + Allocation i
Finish（i）=true；转向步骤2；
4．若所有进程的Finish（i）都为true，则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。
假定系统有5个进程（p0,p1,p2,p3,p4）和三类资源（A，B，C），各种资源的数量分别为10，5，7，在T0时刻的资源分配情况如下图：

问题：
1．T0时刻系统是否安全？如果安全，给出安全序列。
安全。安全序列为：

2．如果某时刻T1，P1请求资源：Request1(1，0，2)，系统是否分配？为什么？
分配。因为Request1(1,0,2)≤Need1(1,2,2),而且Request1（1,0,2）≤Available（3,3,2）
安全序列为{P1,P3,P4,P2,P0}

3．P1请求处理完毕后，如果某时刻T2， P4请求资源： Request4(3，3，0)，系统是否分配？为什么？
不分配。因为 Request4(3，3，0)≤Need4(4,3,1); Request4(3，3，0)>Available(2,3,0),让P4等待。

4．打开“Microsoft Visual C++ 6.0”，输入相关代码，同时在源程序同一目录下新建“input1.txt”文件，根据代码要求，正确输入T0时刻的系统状态，并对程序行进编译运行。根据提示将前述的三个问题的相关数据依次输入，然后运行：

input1.text的内容如下：

运行结果：



5．输出的结果与你所写的一致否？如果不一致，理解之后，修改你的结果，给出“input1.txt”的内容。 一致。

#include<stdio.h>
#include<conio.h>   
#include<iostream>   
using namespace std;
typedef struct Max{
	int m_a;
	int m_b;
	int m_c;
}Max;
typedef struct Allocation{
	int a_a;
	int a_b;
	int a_c;
}Allocation;
typedef struct Need{
	int n_a;
	int n_b;
	int n_c;
}Need;
struct Available{
	int av_a;
	int av_b;
	int av_c;
}q;
struct pr{
	char name;
	Max max;
	Allocation allocation;
	Need need;
	int finishflag;
}p[5];
char na[5];
void init(){  
	cout<<"各进程还需要的资源数NEED: "<<endl;
	FILE *fp;
	fp=fopen("input1.txt","r+");
	for(int i=0; i<5;i++){
		fscanf(fp,"%c %d %d %d %d %d %d\n",&p[i].name,&p[i].max.m_a,&p[i].max.m_b,&p[i].max.m_c,&p[i].allocation.a_a,&p[i].allocation.a_b,&p[i].allocation.a_c);
		p[i].need.n_a=p[i].max.m_a-p[i].allocation.a_a;   
		p[i].need.n_b=p[i].max.m_b-p[i].allocation.a_b;  
		p[i].need.n_c=p[i].max.m_c-p[i].allocation.a_c;
		cout<<p[i].name<<": "<<p[i].need.n_a<<" "<<p[i].need.n_b<<" "<<p[i].need.n_c<<endl;
	}
	fclose(fp);  
}

int fenpei(){
	cout<<"Available: ";
	cout<<q.av_a<<" "<<q.av_b<<" "<<q.av_c<<endl;
	int finishcnt=0, k=0,count=0;   
	for(int j=0; j<5;j++){
		p[j].finishflag=0;
	}   
	while(finishcnt<5){
		for(int i=0; i<5; i++){
			if(p[i].finishflag==0&&q.av_a>=p[i].need.n_a&&q.av_b>=p[i].need.n_b&&q.av_c>=p[i].need.n_c){
				 q.av_a+=p[i].allocation.a_a;   
				 q.av_b+=p[i].allocation.a_b;   
				 q.av_c+=p[i].allocation.a_c;
				 p[i].finishflag=1;
				 finishcnt++;
				 na[k++]=p[i].name;
				 break;
			}
		}
		count++;   
		if(count>5){		
			return 0;
		}
	}
	return 1;
}

int shq(){
	int m=0,i=0,j=0,k=0;  
	cout<<"请输入进程号和请求资源的数目!"<<endl;
	cout<<"如：进程号 资源A B C"<<endl;
	cout<<"  0  202"<<endl;
	cin>>m>>i>>j>>k;
	if(i<=p[m].need.n_a&&j<=p[m].need.n_b&&k<=p[m].need.n_c){
		if(i<=q.av_a&&j<=q.av_b&&k<=q.av_c){
			p[m].allocation.a_a+=i;
			p[m].allocation.a_b+=j;
			p[m].allocation.a_c+=k;
			p[m].need.n_a=p[m].max.m_a-p[m].allocation.a_a;  
			p[m].need.n_b=p[m].max.m_b-p[m].allocation.a_b;  
			p[m].need.n_c=p[m].max.m_c-p[m].allocation.a_c;  
			cout<<"各进程还需要的资源数NEED:"<<'\n';   
			for(int w=0;w<5;w++){
				cout<<p[w].name<<": "<<p[w].need.n_a<<" "<<p[w].need.n_b<<" "<<p[w].need.n_c<<endl;
			}
			return 1;
		}
		else{
			cout<<"Request>Available让进程"<<m<<"等待......"<<endl;
		}
	}
	else{	
		cout<<"Request>Available让进程"<<m<<"等待......"<<endl;
	}
	return 0;
}
 void main(){
	int flag;
	char c;
	cout<<"               /********* 银 行 家 算 法 *********/ "<<endl;
	cout<<"确认已经在\"input1.txt\"文档中正确输入各进程的有关信息后按回车键"<<endl;
	getch();
	init();
	q.av_a=10;  
	q.av_b=5;
	q.av_c=7;
	while(flag){
		for(int i=0; i<5;i++){
			q.av_a-=p[i].allocation.a_a;
			q.av_b-=p[i].allocation.a_b;
			q.av_c-=p[i].allocation.a_c;
		}
		if(fenpei()){
			cout<<"这样配置资源是安全的!"<<endl;
			cout<<"其安全序列是：";
			for(int k=0;k<5;k++){
				cout<<"->"<<na[k];
			}
			cout<<endl;
			cout<<"有进程发出 Request请求向量吗?(Enter y or Y)"<<endl;
			cout<<endl;
			c=getch();
			if(c=='y'||c=='Y'){
				if(shq())
					continue;
				else
					break;
			}
			else
				flag=0;
		}
		else{
			flag=0;
			cout<<"不安全!!"<<endl;
		}
	}
} 

思古之圣贤，与我同为丈夫，彼何以百世可师，我何以一身瓦裂。