OS | 银行家算法C语言实现
算法简介
银行家算法（Banker’s Algorithm）是一个避免死锁（ Deadlock）的著名算法，是由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年为T.H.E系统设计的一种避免死锁产生的算法。它以银行借贷系统的分配策略为基础，判断并保证系统的安全运行。
算法目的
为了了解系统的资源分配情况，假定系统的任何一种资源在任意时刻只能被一个进程使用，任何进程已经占用的资源只能由进程自己释放，而不能由其他进程抢占，当进程申请的资源不能满足时，必须等待。因此只要资源分配算法能保证进程的资源请求，且不出现循环等待，则系统不会出现死锁。
算法原理
在避免死锁的方法中，所施加的限制条件较弱，有可能获得令人满意的系统性能。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终都处于安全状态，便可以避免发生死锁。
银行家算法的基本思想是分配资源之前，判断系统是否是安全的；若是，才分配。它是最具有代表性的避免死锁的算法。
设进程 cusneed 提出请求 \(REQUEST [i]\)，则银行家算法按如下规则进行判断。
-
如果 \(REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]\)，则转（2)；否则，出错。
-
如果 \(REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[i]\)，则转（3)；否则，等待。
-
系统试探分配资源，修改相关数据：
\(AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i]\) ;
$ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i] $;
\(NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i]\);
-
系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。
安全性检查算法
- （1）设置两个工作向量 \(Work=available;\ finish\)
- （2）从进程集合中找到一个满足下述条件的进程，
\(FINISH==false\) ;
\(NEED<=Work\) ;
如找到，执行（3)；否则，执行（4)
- (3)设进程获得资源，可顺利执行，直至完成，从而释放资源。
Work=Work+ALLOCATION;
Finish=true;
GOTO 2
算法流程图
算法实现
代码学习自网络。
#include<stdio.h>
#define true 1
#define false 0
#define processNum 5
#define resourceNum 3
#define MAXINT 9999
typedef int bool;
int available[resourceNum] = {3, 3, 2};
int maxRequest[processNum][resourceNum] = {7, 5, 3, 3, 2, 2, 9, 0, 2, 2, 2, 2, 4, 3, 3};
int allocation[processNum][resourceNum] = {0, 1, 0, 2, 0, 0, 3, 0, 2, 2, 1, 1, 0, 0, 2};
int need[processNum][resourceNum] = {7, 4, 3, 1, 2, 2, 6, 0, 0, 0, 1, 1, 4, 3, 1};
bool Finish[processNum];
int safeSeries[processNum] = {MAXINT, MAXINT, MAXINT, MAXINT, MAXINT};
int request[resourceNum];
void Init() {
int i, j;
printf("输入进程数量、资源数量\n");
//scanf("%d %d",&processNum,&resourceNum);
printf("输入当前资源可用数目\n");
for (i = 0; i < resourceNum; i++) {
scanf("%d", &available[i]);
}
printf("输入最大需求矩阵\n");
for (i = 0; i < processNum; i++) {
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
scanf("%d", &maxRequest[i][j]);
}
}
printf("输入分配矩阵\n");
for (i = 0; i < processNum; i++) {
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
scanf("%d", &allocation[i][j]);
}
}
printf("输入当前需求矩阵\n");
for (i = 0; i < processNum; i++) {
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
scanf("%d", &need[i][j]);
}
}
}
void showInfo() {
int i, j;
printf("当前资源剩余：");
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
printf("%d ", available[j]);
}
printf("\n");
printf(" PID\t Max\t\tAllocation\tNeed\n");
for (i = 0; i < processNum; i++) {
printf(" P%d\t", i);
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
printf("%d ", maxRequest[i][j]);
}
printf("\t\t");
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
printf("%d ", allocation[i][j]);
}
printf("\t\t");
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
printf("%d ", need[i][j]);
}
printf("\n");
}
}
bool isSafe() {
int i, j, k;
int trueFinished = 0;
int work[resourceNum];
for (i = 0; i < resourceNum; i++) {
work[i] = available[i];
}
for (i = 0; i < processNum; i++) {
Finish[i] = false;
}
i = 0;
int temp = 0;
while (trueFinished != processNum) {
int j = 0;
if (Finish[i] != true) {
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
if (need[i][j] > work[j]) {break;}
}
}
if (j == resourceNum) {
Finish[i] = true;
SafeInfo(work, i);
for (k = 0; k < resourceNum; k++) {
work[k] += allocation[i][k];
}
int k2;
safeSeries[trueFinished++] = i;
}
i++;
if (i >= processNum) {
i = i % processNum;
if (temp == trueFinished)
break;
}
temp = trueFinished;
}
if (trueFinished == processNum) {
printf("\n系统安全！\n\n安全序列为：");
for (i = 0; i < processNum; i++) {
printf("%d ", safeSeries[i]);
}
return true;
}
printf("******系统不安全！******\n");
return false;
}
void SafeInfo(int *work, int i) {
int j;
printf(" P%d\t", i);
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
printf("%d ", work[j]);
}
printf("\t\t");
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
printf("%d ", need[i][j]);
}
printf("\t ");
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
printf("%d ", allocation[i][j]);
}
printf("\t\t");
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
printf("%d ", allocation[i][j] + work[j]);
}
printf("\n");
}
int main() {
int i, j, curProcess;
int wheInit = 0;
printf("是否使用内置数据？0是，1否：");
scanf("%d", &wheInit);
if (wheInit)
Init(); //可以不使用，选用内置的数据进行测试
printf("---------------------------------------------------------\n");
showInfo();
printf("\n系统安全情况分析\n");
printf(" PID\t Work\t\tNeed\tAllocation\tWork+Allocation\n");
isSafe();
while (true) {
printf("\n---------------------------------------------------------\n");
printf("\n输入要分配的进程：");
scanf("%d", &curProcess);
printf("\n输入要分配给进程P%d的资源：", curProcess);
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
scanf("%d", &request[j]);
}
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
if (request[j] <= need[curProcess][j])continue;
else {printf("ERROR！\n"); break;}
}
if (j == resourceNum) {
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
if (request[j] <= need[curProcess][j])continue;
else {printf("资源不足，等待中！\n"); break;}
}
if (j == resourceNum) {
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
available[j] -= request[j];
allocation[curProcess][j] += request[j];
need[curProcess][j] -= request[j];
}
printf("\n系统安全情况分析\n");
printf(" PID\t Work\t\tNeed\tAllocation\tWork+Allocation\n");
if (isSafe()) {
printf("分配成功！\n");
showInfo();
} else {
for (j = 0; j < resourceNum; j++) {
available[j] += request[j];
allocation[curProcess][j] -= request[j];
need[curProcess][j] += request[j];
}
printf("分配失败！\n");
showInfo();
}
}
}
}
}
实现效果
