银行家算法是一种用于避免死锁的资源分配算法。它通过动态地检查系统中的资源分配请求,以确保分配后不会导致死锁的发生。
下面是分别使用C语言、Java和Python实现的银行家算法示例,并附带详细的注释。
1.C语言实现
#include <stdio.h>
// 定义最大进程数和资源数
#define MAX_PROCESS 5
#define MAX_RESOURCE 3
// 定义可用资源、最大需求和已分配资源的数组
int available[MAX_RESOURCE];
int max[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE];
int allocation[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE];
// 定义需要计算的进程数和资源数
int num_process, num_resource;
// 检查是否存在安全序列的函数
int isSafe() {
int work[MAX_RESOURCE];
int finish[MAX_PROCESS] = {0};
int need[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE];
// 初始化工作向量和需求矩阵
for (int i = 0; i < num_resource; i++) {
work[i] = available[i];
for (int j = 0; j < num_process; j++) {
need[j][i] = max[j][i] - allocation[j][i];
}
}
int count = 0;
while (count < num_process) {
int found = 0;
for (int i = 0; i < num_process; i++) {
if (!finish[i]) {
int j;
for (j = 0; j < num_resource; j++) {
if (need[i][j] > work[j])
break;
}
if (j == num_resource) {
for (int k = 0; k < num_resource; k++) {
work[k] += allocation[i][k];
}
finish[i] = 1;
found = 1;
count++;
}
}
}
if (!found)
break;
}
return (count == num_process);
}
int main() {
// 输入进程数和资源数
printf("请输入进程数:");
scanf("%d", &num_process);
printf("请输入资源数:");
scanf("%d", &num_resource);
// 输入可用资源向量
printf("请输入可用资源向量:\n");
for (int i = 0; i < num_resource; i++) {
scanf("%d", &available[i]);
}
// 输入最大需求矩阵
printf("请输入最大需求矩阵:\n");
for (int i = 0; i < num_process; i++) {
printf("请输入进程 %d 的最大需求:\n", i);
for (int j = 0; j < num_resource; j++) {
scanf("%d", &max[i][j]);
}
}
// 输入已分配资源矩阵
printf("请输入已分配资源矩阵:\n");
for (int i = 0; i < num_process; i++) {
printf("请输入进程 %d 的已分配资源:\n", i);
for (int j = 0; j < num_resource; j++) {
scanf("%d", &allocation[i][j]);
}
}
// 检查是否存在安全序列
if (isSafe()) {
printf("存在安全序列!\n");
} else {
printf("不存在安全序列!\n");
}
return 0;
}
2.Java实现
import java.util.Scanner;
public class BankersAlgorithm {
// 定义最大进程数和资源数
private static final int MAX_PROCESS = 5;
private static final int MAX_RESOURCE = 3;
// 定义可用资源、最大需求和已分配资源的数组
private static int[] available = new int[MAX_RESOURCE];
private static int[][] max = new int[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE];
private static int[][] allocation = new int[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE];
// 定义需要计算的进程数和资源数
private static int numProcess, numResource;
// 检查是否存在安全序列的方法
private static boolean isSafe() {
int[] work = new int[MAX_RESOURCE];
int[] finish = new int[MAX_PROCESS];
int[][] need = new int[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE];
// 初始化工作向量和需求矩阵
for (int i = 0; i < numResource; i++) {
work[i] = available[i];
for (int j = 0; j < numProcess; j++) {
need[j][i] = max[j][i] - allocation[j][i];
}
}
int count = 0;
while (count < numProcess) {
boolean found = false;
for (int i = 0; i < numProcess; i++) {
if (finish[i] == 0) {
int j;
for (j = 0; j < numResource; j++) {
if (need[i][j] > work[j]) {
break;
}
}
if (j == numResource) {
for (int k = 0; k < numResource; k++) {
work[k] += allocation[i][k];
}
finish[i] = 1;
found = true;
count++;
}
}
}
if (!found) {
break;
}
}
return (count == numProcess);
}
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
// 输入进程数和资源数
System.out.print("请输入进程数:");
numProcess = scanner.nextInt();
System.out.print("请输入资源数:");
numResource = scanner.nextInt();
// 输入可用资源向量
System.out.println("请输入可用资源向量:");
for (int i = 0; i < numResource; i++) {
available[i] = scanner.nextInt();
}
// 输入最大需求矩阵
System.out.println("请输入最大需求矩阵:");
for (int i = 0; i < numProcess; i++) {
System.out.println("请输入进程 " + i + " 的最大需求:");
for (int j = 0; j < numResource; j++) {
max[i][j] = scanner.nextInt();
}
}
// 输入已分配资源矩阵
System.out.println("请输入已分配资源矩阵:");
for (int i = 0; i < numProcess; i++) {
System.out.println("请输入进程 " + i + " 的已分配资源:");
for (int j = 0; j < numResource; j++) {
allocation[i][j] = scanner.nextInt();
}
}
// 检查是否存在安全序列
if (isSafe()) {
System.out.println("存在安全序列!");
} else {
System.out.println("不存在安全序列!");
}
scanner.close();
}
}
3.Python实现
def is_safe():
work = available[:]
finish = [0] * num_process
need = [[max[i][j] - allocation[i][j] for j in range(num_resource)] for i in range(num_process)]
count = 0
while count < num_process:
found = False
for i in range(num_process):
if finish[i] == 0:
for j in range(num_resource):
if need[i][j] > work[j]:
break
else:
for k in range(num_resource):
work[k] += allocation[i][k]
finish[i] = 1
found = True
count += 1
if not found:
break
return count == num_process
# 输入进程数和资源数
num_process = int(input("请输入进程数:"))
num_resource = int(input("请输入资源数:"))
# 输入可用资源向量
print("请输入可用资源向量:")
available = list(map(int, input().split()))
# 输入最大需求矩阵
print("请输入最大需求矩阵:")
max = []
for i in range(num_process):
print("请输入进程", i, "的最大需求:")
row = list(map(int, input().split()))
max.append(row)
# 输入已分配资源矩阵
print("请输入已分配资源矩阵:")
allocation = []
for i in range(num_process):
print("请输入进程", i, "的已分配资源:")
row = list(map(int, input().split()))
allocation.append(row)
# 检查是否存在安全序列
if is_safe():
print("存在安全序列!")
else:
print("不存在安全序列!")
通过理解和使用银行家算法,可以帮助我们更好地管理和优化资源分配,避免死锁的发生。
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THE END
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