银行家算法设计实验报告
银行家算法设计实验报告
一．题目分析
1.银行家算法：
我们可以把操作系统看做是银行家，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资源相当于客户向银行家贷款。操作系统按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，要测试该进程尚需求的资源量，若是系统现存的资源可以满足它尚需求的资源量，则按当前的申请量来分配资源，否则就推迟分配。
当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程申请的资源量是否超过了它尚需的资源量。若超过则拒绝分配，若没有超过则再测试系统尚存的资源是否满足该进程尚需的资源量，若满足即可按当前的申请量来分配，若不满足亦推迟分配。
2.基本要求：
（1）可以输入某系统的资源以及T0时刻进程对资源的占用及需求情况的表项，以及T0时刻系统的可利用资源数。
（2）对T0时刻的进行安全性检测，即检测在T0时刻该状态是否安全。
（3）进程申请资源，用银行家算法对其进行检测，分为以下三种情况：
A. 所申请的资源大于其所需资源，提示分配不合理不予分配并返回
B. 所申请的资源未大于其所需资源，
但大于系统此时的可利用资源，提
示分配不合理不予分配并返回。
C. 所申请的资源未大于其所需资源，
亦未大于系统此时的可利用资源，预
分配并进行安全性检查：
a. 预分配后系统是安全的，将该进
程所申请的资源予以实际分配并
打印后返回。
b. 与分配后系统进入不安全状态，提示系统不安全并返回。
（4）对输入进行检查，即若输入不符合条件，应当报错并返回重新输入。
3.目的：
根据设计题目的要求，充分地分析和理解题
目，叙述系统的要求，明确程序要求实现的功能以及限制条件。
明白自己需要用代码实现的功能，清楚编写每部分代码的目的，做到有的放矢，有条理不遗漏的用代码实现银行家算法。
二. 概要设计
1.算法思路：
先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于需要的，是否大于可利用的。若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用安全性算法进行检查。若安全，则分配；若不安全，则拒绝申请，恢复到原来的状态，拒绝申请。
2.安全性算法步骤
（1）设置两个变量
①剩余资源变量盘p[]。它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，p[N]=S[N]
②标记数组C[]。它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成，开始时先做
C[i]=’F’，当有足够资源分配给进程时，令
C[i]=’T’。
（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：
①C[i]=’F’
②Q[][]<=p[]
如找到，执行步骤（3）；否则，执行步骤（4）。
（3）当进程T获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：p[]=p[]+R[][];
C[i]=’T’;
转向步骤（2）。
（4）如果所有进程的C[i]=’T’,则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。
3.进程请求算法步骤
（1）如果Request[][]＜=Q[],则转向步骤(2)；否则，认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。
（2）如果Request[][]＜=p[][],则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，进程必须等待。
（3）系统试探把要求的资源分配给进程Tt(t从1开始),并修改下面数据结构中的数值：
p[j]=p[j]-Request[t-1][j];
R[t-1][j]=
R[t-1][j]+Request[t-1][j];
Q[t-1][j]=
Q[t-1][j]-Request[t-1][j];
(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。
4. 主要用到的数据结构：
(1)最大需求矩阵Max[N][N]
(2)已分配矩阵R[N][N]
(3)仍需求矩阵
Q[N][N]=Max[N][N]-R[N][N]
(4)可利用资源向量p[N]
(5)申请各类资源向量Request[N]
(6)工作向量 work[] , C[N]
(7) 各类资源总数S[N];
5.程序模块：
void main() 系统的主函数，用来显示资源的分配情况和提示信息，同时用Main函数来调用其它子程序。
int check(); 安全性检查函数，用来检查是否有安全序列，如果存在则返回一个‘1’给主函数，否则返回‘0’。
int judge(); 进程请求函数，用来进行资源请求，分为手动的和随机申请。同时对申请的资源进行判断，检查申请是否有效，如果有效则返回一个‘1’给主函数，否则返回‘0’。
三．流程图
1.银行家算法Main( )函数流程图
2.安全性检查算法check( )函数流程图
3.进程请求算法judge( )函数流程图
四．运行结果及说明
输入进程总数，资源总类，每类资源总数；然后输入已分配矩阵，最大需求矩阵，系统会求出尚
需矩阵并且在屏幕上输出；然后系统调用check（）安全检查函数进行安全检查，会在屏幕上输出系统是否安全，若安全，则会输出安全序列；接着系统调用judge （）请求分配函数，屏幕上提醒输入要申请资源的序列号和要申请的各类资源数，输入以后，系统会进行判断要申请的资源数是否小于剩余资源数，是否小于或等于最大需求数，若都小于，系统会进行安全检查，若安全，系统就会进行资源分配。
运行结果如下：
五、总结
通过这次的课程设计，我了解掌握了银行家算法，学会模拟实现资源分配，同时通过编写和调试一个系统分配资源的简单模拟程序，观察到了死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生。
