银行家算法是操作系统中一种最有代表性的用来避免死锁的算法。该算法在资源分配前进行安全性检测，保证系统处于安全状态，从而避免死锁。
此次课程设计的主要内容是实现算法模拟银行家算法，模拟实现动态资源分配，编写和调试一个系统动态资源的简单模拟银行家算法程序程序，观察死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生。从而，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。
把各进程需要和已占用资源的情况记录在进程控制块中。假定进程控制块PCB的格式如下：
其中，状态有：就绪、等待和完成。当进城处于等待态时，表示系统不能满足进程的当前申请。“资源需求量”表示进程在执行过程中总共要申请的资源量。“已占资源量”表示进程目前已经得到但还未归还的资源量。因此，进程在以后还需要的剩余资源量等于资源需要总量减去已占资源量。显然每个进程的资源需求总量不应超过系统拥有的资源总量。
由于银行家算法可以避免死锁，为了观察死锁现象的发生，要求采用两个算法：银行家算法和随机算法。随机算法的分配原则是：当进程申请资源时，如果系统现存资源数能够满足进程当前申请量，就把资源分配给进程；否则，让其等待。这样，随机算法可能引起死锁。
/*
*Copyright(c)2018,烟台大学计算机学院
*All right reserved.
*文件名称：bank.cpp
*作者：李小同
*完成日期；2018年7月6日
*版本号；v1.1
*
*问题描述：如下
*输入描述：功能需求
*程序输出：所需功能的实现
*/
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define os 10;
using namespace std;
void print();
#define M 3 //进程数量
#define N 10 //资源种类
int p[M];
using namespace std;
int Id[M]; //进程号，外部标识符
char State[M]; //状态 R就绪 W等待 E完成
int Request[M][N]; //当前请求量
int Max[M][N]={{7,5,3,1,0,1,0,1,0,1},{4,3,3,0,0,1,2,1,0,0},{3,0,6,1,2,0,0,1,1,1}};
// int Max[M][N]={(7,5,3),(3,2,2),(9,0,2),(2,2,2),(4,3,3)}; //需求总量
int Need[M][N]; //还需要资源数量
//int Allocation[M][N]={(0,1,0),(2,0,0),(3,0,2),(2,1,1),(0,0,2)}; //已分配量
int Allocation[M][N]={{0,1,3},{4,1,1},{3,0,1}};
bool Finish[M];
int System[N];
int sum;
//int Available[N];
/*for(int p=0;p<M;p++)
{
sum=Allocation[p][1]+Allocation[p][2]+Allocation[p][3];
Available[p]=System[p]-sum;
}*/
int Available[N]={3,3,2,8,8,8,8,8,9,8};
int Safe()
{
int Work[N],temp[M];//temp[]用来记录进程安全执行的顺序
int i,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; //记录符合条件的资源数量
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]; //将该进程的各类资源全部收回
}
Finish[i]=true;
temp[k]=i;//记录下满足条件的进程
k++;
i=-1; //将i置为-1 进行i++ 变为0 从头开始循环
}
}
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");
return 1;
}
printf("\n");
printf("经安全性检查，系统安全\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("->"); //当i=M时为最后一个 不需要输出->
}
printf("\n");
return 0;
}
int Safe2()
{
int Work[N],temp[M];//temp[]用来记录进程安全执行的顺序
int i,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; //记录符合条件的资源数量
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]; //将该进程的各类资源全部收回
}
Finish[i]=true;
temp[k]=i;//记录下满足条件的进程
k++;
i=-1; //将i置为-1 进行i++ 变为0 从头开始循环
}
}
for(i=0;i<M;i++)
if(Finish[i]==false)
{
return 1;
}
printf("\n");
return 0;
}
void InitPCB()
{
int i,j;
for(i=0;i<N;i++)
System[N]=10;
//Max[M][N]={(7,5,3),(4,3,3),(3,0,6)};
//Allocation[M][N]={(0,1,3),(4,1,1),(3,0,1)};
/*for(int p=0;p<N;p++)
{
for(i=0;i<M;i++)
{
sum=Allocation[i][p]+Allocation[i][p]+Allocation[i][p];
}
Available[p]=System[p]-sum;
}
*/
for(i=0;i<M;i++)
{
Id[i]=i;
State[i]='R';
for(j=0;j<N;j++)
Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];
}
}
int bank()
{
int mi,i;
Safe();
while (1)
{
cout<<"输入要申请的资源的进程号：（第一个进程号为0，第二个进程号为1，依此类推）\n";
cin>>mi;
if(mi>=M)
{
cout<<"输入错误"<<endl;
return 0;
}
cout<<"请输入进程请求资源的数量\n";
for (i=0;i<N;i++)
cin>>Request[mi][i];
for (i=0;i<N;i++)
{
if (Request[mi][i]>Need[mi][i])
{
cout<<"所请求资源数超过进程的需求量！\n";
return 0;
}
else if (Request[mi][i]>Available[i])
{
cout<<"所请求资源数超过系统所有的资源数！\n";
return 0;
}
}
for (i=0;i<N;i++)
{
Available[i]-=Request[mi][i];
Allocation[mi][i]+=Request[mi][i];
Need[mi][i]-=Request[mi][i];
}
if (Safe()==0)
cout<<"同意分配请求\n";
else
{
cout<<"分配失败\n";
for (i=0;i<N;i++)
{
Available[i]+=Request[mi][i];
Allocation[mi][i]-=Request[mi][i];
Need[mi][i]+=Request[mi][i];
}
}
for (i=0;i<M;i++)
Finish[i]=0;
char Flag; //标志位
cout<<"是否再次请求分配？是请按Y/y，否请按N/n";
while (1)
{
cin>>Flag;
if (Flag=='Y'||Flag=='y'||Flag=='N'||Flag=='n')
break;
else
{
cout<<"请按要求重新输入:\n";
continue;
}
}
if (Flag=='Y'||Flag=='y')
{
print();
continue;
}
else
break;
}
return 0;
}
int random()
{
int mi,i;
while (1)
{
cout<<"输入要申请的资源的进程号：（第一个进程号为0，第二个进程号为1，依此类推）\n";
cin>>mi;
cout<<"输入进程所请求的各个资源的数量\n";
for (i=0;i<N;i++)
cin>>Request[mi][i];
for (i=0;i<N;i++)
{
if (Request[mi][i]>Need[mi][i])
{
cout<<"所请求资源数超过进程的需求量！\n";
return 0;
}
if (Request[mi][i]>Available[i])
{
cout<<"所请求资源数超过系统所有的资源数！\n";
return 0;
}
}
for (i=0;i<N;i++)
{
Available[i]-=Request[mi][i];
Allocation[mi][i]+=Request[mi][i];
Need[mi][i]-=Request[mi][i];
}
if (Safe2()==1)
{
cout<<"发生死锁\n";
return 0;
}
for (i=0;i<M;i++)
Finish[i]=0;
char Flag; //标志位
cout<<"是否再次请求分配？是请按Y/y，否请按N/n";
while (1)
{
cin>>Flag;
if (Flag=='Y'||Flag=='y'||Flag=='N'||Flag=='n')
break;
else
{
cout<<"请按要求重新输入:\n";
continue;
}
}
if (Flag=='Y'||Flag=='y')
continue;
else
break;
}
}
void print() //输出
{
int i = 0,j=0;
printf("......................................................................\n");
printf("\n当前状态:");
cout<<endl;
cout<<"当前可利用资源总量:"<<endl;
cout<<"[";
for(i=0;i<N;i++)
cout<<Available[i]<<" ";
cout<<"]"<<endl<<endl;
cout<<"进程号"<<" "<<"还需资源数"<<" "<<"需求总资源数"<<endl;
for(i=0;i<M;i++)
{
cout<<Id[i]<<" ";
cout<<"[";
for(j=0;j<N;j++)
cout<<Need[i][j]<<" ";
cout<<"] ";
cout<<"[";
for(j=0;j<N;j++)
cout<<Max[i][j]<<" ";
cout<<"]";
cout<<endl;
}
printf("......................................................................\n");
}
int main()
{
// freopen("in.txt", "r", stdin);
int n = 9999;
printf(" 资源分配 \n");
while(n != 0)
{
printf(" --------------------------------------------------\n");
printf(" | &*****************************& |\n");
printf(" | * 1、银行家算法 * |\n");
printf(" | * 2、随机分配算法 * |\n");
printf(" | * 0、退出程序 * |\n");
printf(" | &*****************************& |\n");
printf(" --------------------------------------------------\n\n");
printf("\n");
InitPCB();
print();
printf("\n");
printf("请选择:");
scanf("%d", &n);
printf("\n");
if(n == 1)
{
bank();
print();
}
else if(n == 2)
{
random();
print();
}
else if(n == 0)
{
printf("感谢使用!\n");
exit(0);
}
else printf("选择错误，请重新选择!\n");
}
return 0;
}
