银行家算法c(C语言实现银行家算法)
一、银行家算法的算法实现
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。
(1)如果REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，则转（2)；否则，出错。
(2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[i]，则转（3)；否则，等待。
(3)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];
(4)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。（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
(4)如所有的进程Finish= true，则表示安全；否则系统不安全。
银行家算法流程图
算法（C语言实现）#include<STRING.H>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<CONIO.H>/*用到了getch()*/#defineM5/*进程数*/#defineN3/*资源数*/#defineFALSE0#defineTRUE1/*M个进程对N类资源最大资源需求量*/intMAX[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};/*系统可用资源数*/intAVAILABLE[N]={10,5,7};/*M个进程已分配到的N类数量*/intALLOCATION[M][N]={{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}};/*M个进程已经得到N类资源的资源量*/intNEED[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};/*M个进程还需要N类资源的资源量*/intRequest[N]={0,0,0};voidmain(){inti=0,j=0;charflag;voidshowdata();voidchangdata(int);voidrstordata(int);intchkerr();showdata();enter:{printf(请输入需申请资源的进程号（从0到);printf(%d,M-1);printf(）:);scanf(%d,&i);}if(i<0||i>=M){printf(输入的进程号不存在，重新输入!\n);gotoenter;}err:{printf(请输入进程);printf(%d,i);printf(申请的资源数\n);printf(类别:ABC\n);printf();for(j=0;j<N;j++){scanf(%d,&Request[j]);if(Request[j]>NEED[i][j]){printf(%d,i);printf(号进程);printf(申请的资源数>进程);printf(%d,i);printf(还需要);printf(%d,j);printf(类资源的资源量!申请不合理，出错!请重新选择!\n);gotoerr;}else{if(Request[j]>AVAILABLE[j]){printf(进程);printf(%d,i);printf(申请的资源数大于系统可用);printf(%d,j);printf(类资源的资源量!申请不合理，出错!请重新选择!\n);gotoerr;}}}}changdata(i);if(chkerr()){rstordata(i);showdata();}elseshowdata();printf(\n);printf(按'y'或'Y'键继续,否则退出\n);flag=getch();if(flag=='y'||flag=='Y'){gotoenter;}else{exit(0);}}/*显示数组*/voidshowdata(){inti,j;printf(系统可用资源向量:\n);printf(***Available***\n);printf(资源类别:ABC\n);printf(资源数目:);for(j=0;j<N;j++){printf(%d,AVAILABLE[j]);}printf(\n);printf(\n);printf(各进程还需要的资源量:\n);printf(******Need******\n);printf(资源类别:ABC\n);for(i=0;i<M;i++){printf();printf(%d,i);printf(号进程:);for(j=0;j<N;j++){printf(%d,NEED[i][j]);}printf(\n);}printf(\n);printf(各进程已经得到的资源量:\n);printf(***Allocation***\n);printf(资源类别:ABC\n);for(i=0;i<M;i++){printf();printf(%d,i);printf(号进程:);/*printf(:\n);*/for(j=0;j<N;j++){printf(%d,ALLOCATION[i][j]);}printf(\n);}printf(\n);}/*系统对进程请求响应，资源向量改变*/voidchangdata(intk){intj;for(j=0;j<N;j++){AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j];ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j];NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j];}}/*资源向量改变*/voidrstordata(intk){intj;for(j=0;j<N;j++){AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+Request[j];ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]-Request[j];NEED[k][j]=NEED[k][j]+Request[j];}}/*安全性检查函数*/intchkerr()//在假定分配资源的情况下检查系统的安全性{intWORK[N],FINISH[M],temp[M];//temp[]用来记录进程安全执行的顺序inti,j,m,k=0,count;for(i=0;i<M;i++)FINISH[i]=FALSE;for(j=0;j<N;j++)WORK[j]=AVAILABLE[j];//把可利用资源数赋给WORK[]for(i=0;i<M;i++){count=0;for(j=0;j<N;j++)if(FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK[j])count++;if(count==N)//当进程各类资源都满足NEED<=WORK时{for(m=0;m<N;m++)WORK[m]=WORK[m]+ALLOCATION[i][m];FINISH[i]=TRUE;temp[k]=i;//记录下满足条件的进程k++;i=-1;}}for(i=0;i<M;i++)if(FINISH[i]==FALSE){printf(系统不安全!!!本次资源申请不成功!!!\n);return1;}printf(\n);printf(经安全性检查，系统安全，本次分配成功。\n);printf(\n);printf(本次安全序列：);for(i=0;i<M;i++)//打印安全系统的进程调用顺序{printf(进程);printf(%d,temp[i]);if(i<M-1)printf(->);}printf(\n);return0;}
二、用C语言或C++编写操作系统作业:银行家算法
免死锁的算法。
要解释银行家算法，必须先解释操作系统安全状态和不安全状态。
安全状态：如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序列P1，…，Pn，则系统处于安全状态。安全状态一定是没有死锁发生。
不安全状态:不存在一个安全序列。不安全状态不一定导致死锁。
那么什么是安全序列呢？
安全序列：一个进程序列是安全的，如果对于每一个进程Pi(1≤i≤n），它以后尚需要的资源量不超过系统当前剩余资源量与所有进程Pj(j< i)当前占有资源量之和。
银行家算法：
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。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，先测试该进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和是否超过了该进程对资源的最大需求量。若超过则拒绝分配资源，若没有超过则再测试系统现存的资源能否满足该进程尚需的最大资源量，若能满足则按当前的申请量分配资源，否则也要推迟分配。
算法：
n：系统中进程的总数
m：资源类总数
Available: ARRAY[1..m] of integer;
Max: ARRAY[1..n,1..m] of integer;
Allocation: ARRAY[1..n,1..m] of integer;
Need: ARRAY[1..n,1..m] of integer;
Request: ARRAY[1..n,1..m] of integer;
符号说明：
Available可用剩余资源
Max最大需求
Allocation已分配资源
Need需求资源
Request请求资源
当进程pi提出资源申请时，系统执行下列
步骤：(“=”为赋值符号，“==”为等号)
step（1）若Request<=Need, goto step（2）；否则错误返回
step（2）若Request<=Available, goto step（3）；否则进程等待
step（3）假设系统分配了资源，则有：
Available=Available-Request;
Allocation=Allocation+Request;
Need=Need-Request
若系统新状态是安全的，则分配完成
若系统新状态是不安全的，则恢复原状态，进程等待
为进行安全性检查，定义数据结构：
Work:ARRAY[1..m] of integer;
Finish:ARRAY[1..n] of Boolean;
安全性检查的步骤：
step(1):
Work=Available;
Finish=false;
step(2)寻找满足条件的i：
a.Finish==false;
b.Need<=Work;
如果不存在，goto step(4)
step(3)
Work=Work+Allocation;
Finish=true;
goto step(2)
step(4)若对所有i,Finish=true,则系统处于安全状态，否则处于不安全状态
/*银行家算法，操作系统概念(OS concepts Six Edition)
reedit by Johnny hagen，SCAU，run at vc6.0
*/
#include"malloc.h"
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#define alloclen sizeof(struct allocation)
#define maxlen sizeof(struct max)
#define avalen sizeof(struct available)
#define needlen sizeof(struct need)
#define finilen sizeof(struct finish)
#define pathlen sizeof(struct path)
struct allocation
{
int value;
struct allocation*next;
};
struct max
{
int value;
struct max*next;
};
struct available/*可用资源数*/
{
int value;
struct available*next;
};
struct need/*需求资源数*/
{
int value;
struct need*next;
};
struct path
{
int value;
struct path*next;
};
struct finish
{
int stat;
struct finish*next;
};
int main()
{
int row,colum,status=0,i,j,t,temp,processtest;
struct allocation*allochead,*alloc1,*alloc2,*alloctemp;
struct max*maxhead,*maxium1,*maxium2,*maxtemp;
struct available*avahead,*available1,*available2,*workhead,*work1,*work2,*worktemp,*worktemp1;
struct need*needhead,*need1,*need2,*needtemp;
struct finish*finihead,*finish1,*finish2,*finishtemp;
struct path*pathhead,*path1,*path2;
printf("\n请输入系统资源的种类数:");
scanf("%d",&colum);
printf("请输入现时内存中的进程数:");
scanf("%d",&row);
printf("请输入已分配资源矩阵:\n");
for(i=0;i<row;i++)
{
for(j=0;j<colum;j++)
{
printf("请输入已分配给进程 p%d的%c种系统资源:",i,'A'+j);
if(status==0)
{
allochead=alloc1=alloc2=(struct allocation*)malloc(alloclen);
alloc1->next=alloc2->next=NULL;
scanf("%d",&allochead->value);
status++;
}
else
{
alloc2=(struct allocation*)malloc(alloclen);
scanf("%d,%d",&alloc2->value);
if(status==1)
{
allochead->next=alloc2;
status++;
}
alloc1->next=alloc2;
alloc1=alloc2;
}
}
}
alloc2->next=NULL;
status=0;
printf("请输入最大需求矩阵:\n");
for(i=0;i<row;i++)
{
for(j=0;j<colum;j++)
{
printf("请输入进程 p%d种类%c系统资源最大需求:",i,'A'+j);
if(status==0)
{
maxhead=maxium1=maxium2=(struct max*)malloc(maxlen);
maxium1->next=maxium2->next=NULL;
scanf("%d",&maxium1->value);
status++;
}
else
{
maxium2=(struct max*)malloc(maxlen);
scanf("%d,%d",&maxium2->value);
if(status==1)
{
maxhead->next=maxium2;
status++;
}
maxium1->next=maxium2;
maxium1=maxium2;
}
}
}
maxium2->next=NULL;
status=0;
printf("请输入现时系统剩余的资源矩阵:\n");
for(j=0;j<colum;j++)
{
printf("种类%c的系统资源剩余:",'A'+j);
if(status==0)
{
avahead=available1=available2=(struct available*)malloc(avalen);
workhead=work1=work2=(struct available*)malloc(avalen);
available1->next=available2->next=NULL;
work1->next=work2->next=NULL;
scanf("%d",&available1->value);
work1->value=available1->value;
status++;
}
else
{
available2=(struct available*)malloc(avalen);
work2=(struct available*)malloc(avalen);
scanf("%d,%d",&available2->value);
work2->value=available2->value;
if(status==1)
{
avahead->next=available2;
workhead->next=work2;
status++;
}
available1->next=available2;
available1=available2;
work1->next=work2;
work1=work2;
}
}
available2->next=NULL;
work2->next=NULL;
status=0;
alloctemp=allochead;
maxtemp=maxhead;
for(i=0;i<row;i++)
for(j=0;j<colum;j++)
{
if(status==0)
{
needhead=need1=need2=(struct need*)malloc(needlen);
need1->next=need2->next=NULL;
need1->value=maxtemp->value-alloctemp->value;
status++;
}
else
{
need2=(struct need*)malloc(needlen);
need2->value=(maxtemp->value)-(alloctemp->value);
if(status==1)
{
needhead->next=need2;
status++;
}
need1->next=need2;
need1=need2;
}
maxtemp=maxtemp->next;
alloctemp=alloctemp->next;
}
need2->next=NULL;
status=0;
for(i=0;i<row;i++)
{
if(status==0)
{
finihead=finish1=finish2=(struct finish*)malloc(finilen);
finish1->next=finish2->next=NULL;
finish1->stat=0;
status++;
}
else
{
finish2=(struct finish*)malloc(finilen);
finish2->stat=0;
if(status==1)
{
finihead->next=finish2;
status++;
}
finish1->next=finish2;
finish1=finish2;
}
}
finish2->next=NULL;/*Initialization compleated*/
status=0;
processtest=0;
for(temp=0;temp<row;temp++)
{
alloctemp=allochead;
needtemp=needhead;
finishtemp=finihead;
worktemp=workhead;
for(i=0;i<row;i++)
{
worktemp1=worktemp;
if(finishtemp->stat==0)
{
for(j=0;j<colum;j++,needtemp=needtemp->next,worktemp=worktemp->next)
if(needtemp->value<=worktemp->value)
processtest++;
if(processtest==colum)
{
for(j=0;j<colum;j++)
{
worktemp1->value+=alloctemp->value;
worktemp1=worktemp1->next;
alloctemp=alloctemp->next;
}
if(status==0)
{
pathhead=path1=path2=(struct path*)malloc(pathlen);
path1->next=path2->next=NULL;
path1->value=i;
status++;
}
else
{
path2=(struct path*)malloc(pathlen);
path2->value=i;
if(status==1)
{
pathhead->next=path2;
status++;
}
path1->next=path2;
path1=path2;
}
finishtemp->stat=1;
}
else
{
for(t=0;t<colum;t++)
alloctemp=alloctemp->next;
finishtemp->stat=0;
}
}
else
for(t=0;t<colum;t++)
{
needtemp=needtemp->next;
alloctemp=alloctemp->next;
}
processtest=0;
worktemp=workhead;
finishtemp=finishtemp->next;
}
}
path2->next=NULL;
finishtemp=finihead;
for(temp=0;temp<row;temp++)
{
if(finishtemp->stat==0)
{
printf("\n系统处于非安全状态!\n");
exit(0);
}
finishtemp=finishtemp->next;
}
printf("\n系统处于安全状态.\n");
printf("\n安全序列为:\n");
do
{
printf("p%d",pathhead->value);
}
while(pathhead=pathhead->next);
printf("\n");
return 0;
}
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