银行家算法设计实验报告

银行家算法实验报告总结一、实验目的与背景银行家算法是一种用于避免死锁和保证系统稳定运行的算法。

通过模拟银行贷款行为的策略，银行家算法可以有效地避免系统的资源枯竭，从而保证系统的正常运行。

在本实验中，我们通过使用银行家算法对实际的系统进行模拟，验证其有效性。

二、算法原理与流程银行家算法的主要原理是：将系统中的所有资源按照类型进行分类，并对每种资源设置一个最大值和最小值，分别表示该资源的最大需求量和最小剩余量。

同时，对于每个进程，需要定义其最大需求量、已分配资源和需求量，并根据这些信息来决定是否分配资源。

具体流程如下：初始化：将所有资源的最大值和最小值进行初始化，并给每个进程分配一个唯一的标识符。

请求资源：每个进程在执行过程中，如果需要更多的资源，则向系统发送请求。

分配资源：系统根据银行家算法的原理，将资源分配给满足条件的进程。

更新资源：系统更新已分配给进程的资源，并检查是否满足每个进程的最大需求量。

重复执行：如果存在多个进程需要资源，则重复执行步骤2-4，直到所有进程都满足其最大需求量或系统中的资源不足以为更多的进程分配资源为止。

三、实验数据与结果在本实验中，我们使用了10个进程，每个进程的需求量和已分配资源均随机生成。

实验结果表明，在满足了每个进程的最大需求量后，系统中仍有剩余资源，证明了银行家算法可以有效地避免资源的浪费。

四、结果分析通过对实验结果进行分析，我们发现银行家算法可以有效地保证系统的稳定性，避免出现死锁和资源枯竭等问题。

同时，该算法需要较少的系统开销，因为只需要对每个进程的请求进行处理和更新，不需要进行额外的检查和管理。

五、性能对比分析为了进一步验证银行家算法的性能，我们将其与其他常见的资源管理算法进行了比较。

在同等条件下，与其他算法相比，银行家算法具有更高的系统吞吐量和更低的响应时间。

银行家算法在系统吞吐量和响应时间方面均优于其他常见算法，而在死锁发生率上，银行家算法则表现出了更高的稳定性。

银行家算法实验报告银行家算法实验报告引言：在计算机科学领域中，银行家算法是一种用于避免死锁的资源分配算法。

它是由荷兰计算机科学家艾兹赫尔·迪科斯彻在1965年提出的。

银行家算法通过合理的资源分配和安全性检查，确保系统中的进程能够安全地执行，避免了资源竞争和死锁的发生。

本篇文章将详细介绍银行家算法的原理、实验设计和结果分析。

一、银行家算法的原理银行家算法基于资源的最大需求和可用性进行资源分配。

它将系统中的资源分为若干类别，并为每个类别分配一个初始数量。

当进程请求资源时，银行家算法会检查该请求是否能够满足，如果满足则分配资源，否则将进程置于等待状态。

算法的核心思想是避免分配资源后导致系统无法满足其他进程的资源需求，从而避免死锁的发生。

二、实验设计为了验证银行家算法的有效性，我们设计了一个模拟实验。

实验中，我们创建了一个包含多个进程和资源的系统，并模拟了进程对资源的请求和释放。

每个进程都有自己的资源需求和最大需求量，系统中的资源总量也是有限的。

首先，我们初始化系统的资源数量和每个进程的最大需求量。

然后，模拟进程的请求和释放过程。

当一个进程请求资源时，银行家算法会检查该请求是否能够满足，如果满足则分配资源，否则将进程置于等待状态。

当一个进程释放资源时，系统将回收该资源并重新分配给其他进程。

实验的关键是设计合理的资源分配策略和进程请求顺序，以模拟不同的场景。

我们通过调整进程的最大需求量和资源数量，观察系统的运行情况和死锁的发生情况。

三、实验结果分析通过多次实验，我们得出了以下结论：1. 资源数量的合理分配对避免死锁非常重要。

如果资源数量过少，无法满足进程的最大需求量，系统容易发生死锁。

如果资源数量过多，系统的资源利用率低，效率低下。

因此，需要根据系统的实际需求合理分配资源数量。

2. 进程的最大需求量与资源数量的关系也是影响死锁的重要因素。

当进程的最大需求量超过系统资源数量的一半时，系统容易发生死锁。

银行家算法实验报告银行家算法是为了实现避免出现死锁的状态而采取的一种算法，本实验则是用C语言实现。

一、银行家算法数据结构1、可利用资源数量Avail。

这是一个含M个元素的数组，其中每一个元素代表一类可用的资源数目，定义为int型，Avail[m]。

2、最大需求矩阵Max。

这是一个nxm的二维矩阵，它定义了系统中n个进程的每一个进程对m类资源的最大需求，定义为int型，Max[n][m]。

3、分配矩阵Alloc。

这是一个nxm的二维矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。

定义为int型，Alloc[n][m]。

4、需求矩阵Need。

这也是一个nxm的二维矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。

定义为int型，Need[n][m]。

5、请求资源数目Request。

这是一个含M个元素的数组，它表示进程请求的资源数目，定义为int型，Request[m]。

6、系统当前可用的资源矩阵Work，这是一个含M个元素的数组，表示系统还可以分配的资源数目，用于对安全算法的检测。

定义为int型，Work[m]。

7、记录安全序号的数组sequence，用于记录系统的安全信号，便于在后面输出。

定义为int型，sequence[n].二、银行家算法过程步骤如下：1、判断请求的资源是否超过他所宣布需要的最大值，即如果request[j]>need[i][j],则判断出错，否则继续执行。

2、判断请求的资源是否超过系统可分配的数目，即如果request[j]>Avail[j],则判断出错，否则继续执行。

3、系统试探着把资源分配给进程Pi。

并修改其中的数据Avail、Alloc、Need。

4、系统进行安全性算法的检查。

三、安全性算法其中有两个信号量，Work和Finish。

分别用于表示系统可提供给进程的继续运行所需的各类资源的数目，含m个int型的元素。

而Finish用于标识系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成，默认为1（不能）,从而只有在finish都为0时才能表示安全算法成功。

银行家算法实验报告一、实验题目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，而不能任由其他进程抢占。

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。

而银行家算法是避免死锁的一种重要方法。

通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，进一步深入理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法二、实验要求要求编写系统进行资源调度的程序，模拟进程的资源分配算法，了解死锁的产生和避免的办法。

一个是随机动态地进行资源分配的模拟程序，即只要系统当前剩余资源满足进程的当前要求，就立即将资源分配给进程，以观察死锁产生情况；一个是采用银行家算法，有效地避免死锁的产生。

要求用银行家算法和随机算法实现资源分配。

1.设计3-4个并发进程，共享系统的10个同类不可抢占的资源。

各进程动态进行资源的申请和释放。

2.用银行家算法和随机算法分别设计一个资源分配程序，运行这两个程序，观察系统运行情况，并对系统运行的每一步情况进行显示。

二、总的设计思想及语言环境、工具等1.算法设计思路银行家算法又称“资源分配拒绝”法，其基本思想是，系统中的所有进程放入进程集合，在安全状态下系统受到进程的请求后试探性的把资源分配给他，现在系统将剩下的资源和进程集合中其他进程还需要的资源数做比较，找出剩余资源能满足最大需求量的进程，从而保证进程运行完成后还回全部资源。

这时系统将该进程从进程集合中将其清除。

此时系统中的资源就更多了。

反复执行上面的步骤，最后检查进程的集合为空时就表明本次申请可行，系统处于安全状态，可以实施本次分配，否则，只要进程集合非空，系统便处于不安全状态，本次不能分配给他，请进程等待。

2.语言环境、工具计算机基本配置要求：操作系统：WIN 98/2000/XP/2003 等Windows平台内存：256MB及以上主存64KB（Memory）（以KB为单位分配）开发语言：Visual C++ 6.0四、数据结构与模块说明（功能与框图）五、源程序（指导老师验收通过）#include<string.h>#include<iostream.h>#define FALSE 0#define TRUE 1#define W 10 //最大进程数W=10#define R 20 //最大资源总数R=20int M ;int N ;int ALL_RESOURCE[W];int AVAILABLE[R]; //可利用资源向量int MAX[W][R]; //最大需求矩阵int ALLOCATION[W][R]; //分配矩阵int NEED[W][R]; //需求矩阵int Request[R]; //进程请求向量void inputdata(); //数据输入void showdata(); //数据显示void changdata(int k);//进程请求资源数据改变void restoredata(int k); //数据恢复int chksec(int s); //系统安全性的检测int chkmax(int s); //检测最大需求void bank(); //检测分配的资源是否合理void main(){ int i,j;inputdata();for(i=0;i<M;i++){ j=chksec(i);if (j==0) break;}if (i>=M)cout<<"错误提示：经安全性检查发现，系统的初始状态不安全\n"<<endl;else{ cout<<"提示：经安全性检查发现，系统的初始状态安全！"<<endl;bank();}}void inputdata(){ int i=0,j=0,p;cout<<"请输入总进程数:"<<endl;do{cin>>M;if (M>W) cout<<endl<<"总进程数超过了程序允许的最大进程数，请重新输入:"<<endl;}while (M>W);cout<<endl;cout<<"请输入资源的种类数:"<<endl;do {cin>>N;if (N>R)cout<<endl<<"资源的种类数超过了程序允许的最大资源种类数，请重新输入:"<<endl; }while (N>R);cout<<endl;cout<<"请依次输入各类资源的总数量，即设置向量all_resource:"<<endl;for(i=0;i<N;i++) cin>>ALL_RESOURCE[i];cout<<endl;cout<<"请依次输入各进程所需要的最大资源数量，即设置矩阵max:"<<endl;for (i=0;i<M;i++){for (j=0;j<N;j++){do { cin>>MAX[i][j];if (MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j])cout<<endl<<"该最大资源数量超过了声明的该资源总数,请重新输入:"<<endl; }while (MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j]);}}cout<<endl;cout<<"请依次输入各进程已经占据的各类资源数量，即设置矩阵allocation:"<<endl;for (i=0;i<M;i++){for (j=0;j<N;j++){do{ cin>>ALLOCATION[i][j];if (ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j])cout<<endl<<"已占有的资源数量超过了声明的最大资源数量,请重新输入:"<<endl;}while (ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]);}}cout<<endl;for (i=0;i<M;i++)for(j=0;j<N;j++)NEED[i][j]=MAX[i][j]-ALLOCATION[i][j];for (j=0;j<N;j++){ p=ALL_RESOURCE[j];for (i=0;i<M;i++){ p=p-ALLOCATION[i][j];AVAILABLE[j]=p;if(AVAILABLE[j]<0)AVAILABLE[j]=0;}}}void showdata(){ int i,j;cout<<"各种资源的总数量，即向量all_resource为:"<<endl;cout<<" ";for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<ALL_RESOURCE[j];cout<<endl<<endl;cout<<"当前系统中各类资源的可用数量，即向量available为:"<<endl; cout<<" ";for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<AVAILABLE[j];cout<<endl<<endl;cout<<"各进程还需要的资源数量，即矩阵need为:"<<endl<<endl;for (i=0;i<M;i++){ cout<<"进程P"<<i<<": ";for (j=0;j<N;j++)cout<<NEED[i][j]<<" ";cout<<endl;}cout<<endl;cout<<"各进程已经得到的资源量，即矩阵allocation为: "<<endl<<endl;for (i=0;i<M;i++){ cout<<"进程P"<<i<<": ";for (j=0;j<N;j++)cout<<ALLOCATION[i][j]<<" ";cout<<endl;} cout<<endl;}void changdata(int k){ int j;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];}}void restoredata(int k){int j;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];}}int chksec(int s){int WORK,FINISH[W];int i,j,k=0;for(i=0;i<M;i++)FINISH[i]=FALSE;for(j=0;j<N;j++){ WORK=AVAILABLE[j];i=s;do{ if(FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK){WORK=WORK+ALLOCATION[i][j];FINISH[i]=TRUE;i=0;}else{ i++;}}while(i<M);for(i=0;i<M;i++)if(FINISH[i]==FALSE){ return 1;}} return 0;}int chkmax(int s){ int j,flag=0;for(j=0;j<N;j++){if (MAX[s][j]==ALLOCATION[s][j]){ flag=1;AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+MAX[s][j];MAX[s][j]=0;}} return flag;}c{int i=0,j=0;char flag='Y';while(flag=='Y'||flag=='y'){i=-1;while(i<0||i>=M){ cout<<"请输入需申请资源的进程号（从P0到P"<<M-1<<"，否则重新输入!）:"; cout<<"p";cin>>i;if(i<0||i>=M)cout<<"输入的进程号不存在，重新输入!"<<endl;}cout<<"请输入进程P"<<i<<"申请的资源数:"<<endl;for (j=0;j<N;j++){ cout<<" 资源"<<j<<": ";cin>>Request[j];if(Request[j]>NEED[i][j]){ cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源数大于进程P"<<i<<"还需要"<<j<<"类资源的资源量!";cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl;flag='N';break;}else{ if(Request[j]>AVAILABLE[j]){ cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源数大于系统可用"<<j<<"类资源的资源量!";cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl;flag='N';break;}}}if(flag=='Y'||flag=='y'){ changdata(i);if(chksec(i)){ cout<<endl;cout<<"该分配会导致系统不安全本次资源申请不成功，不予分配"<<endl;cout<<endl;restoredata(i);}else{ cout<<endl;cout<<"经安全性检查，系统安全，本次分配成功，且资源分配状况如下所示："<<endl;cout<<endl;showdata();if(chkmax(i)){cout<<"在资源分配成功之后，由于该进程所需的某些资源的最大需求量已经满足，"<<endl;cout<<"因此在进程结束后系统将回收这些资源！"<<endl;cout<<"在资源收回之后，各进程的资源需求和分配情况如下所示："<<endl;showdata();}}}cout<<endl;cout<<" 是否继续银行家算法演示,按'Y'或'y'键继续,按'N'或'n'键退出演示: ";cin>>flag; }}六、运行结果分析1.输入进程数、资源种类数、各类资源总数量、各进程所需要的最大资源数量、各进程所已经占据的各类资源数量2.经安全性检验，系统状态安全，进程P0申请资源3.经安全性检验，系统状态安全，进程P0获得所申请资源4.进程P3申请资源5.经安全性检验，系统状态安全，进程P3获得所申请资源6.进程P1申请资源7.经安全性检验，系统状态安全，进程P1获得所申请资源8.进程P2申请资源9.经安全性检验，系统状态安全，进程P2获得所申请资源5.进程P1申请资源6.经安全性检验，系统状态安全，进程P1获得所申请资源七、总结这次实验中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。

操作系统实验报告——银行家算法计科101班张昊翔1007300204一．实验目的1. 加深对死锁概念的理解。

2. 能够利用银行家算法，有效避免死锁的发生，或检测死锁的存在。

二．主要思想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。

三．实验原理在多道程序系统中，虽可借助于多个进程的并发执行，来改善系统的资源利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险——死锁。

所谓死锁，是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵局状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。

为保证系统中诸进程的正常运行，应事先采取必要的措施，来预防死锁。

最有代表性的避免死锁的方法，是Dijkstra的银行家算法。

银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，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。

死锁的产生，必须同时满足四个条件，第一个为互斥条件，即一个资源每次只能由一个进程占用；第二个为请求和保持条件，指进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源又被其他进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其他资源保持不放；第三个为非剥夺条件，即在出现死锁的系统中一定有不可剥夺使用的资源；第四个为循环等待条件，系统中存在若干个循环等待的进程，即其中每一个进程分别等待它前一个进程所持有的资源。

计算机操作系统实验报告一、实验名称：银行家算法二、实验目的：银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，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。

三、问题分析与设计：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、银行家算法步骤：（1）如果Requesti＜or =Need,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＜or=Available,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Pi,并修改下面数据结构中的数值：Available=Available-Request[i];Allocation=Allocation+Request;Need=Need-Request;(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。

3、安全性算法步骤：（1）设置两个向量①工作向量Work。

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，Work=Allocation;②布尔向量Finish。

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Finish[i]=false，当有足够资源分配给进程时，令Finish[i]=true。

（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：①Finish[i]=false②Need<or=Work如找到，执行步骤（3）；否则，执行步骤（4）。

（3）当进程P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：Work=Work+Allocation;Finish[i]=true;转向步骤（2）。

银行家算法实验报告实验目的：了解和掌握银行家算法，进一步熟悉进程和如何避免死锁。

实验内容：1、主要程序结构(a)resource allocation algorithm如果要求的资源量+占有的资源总的资源需求量可以carry out allocation(b) test for safety algorithm注：《--- 》中的内容为未具体写明但说明其功能的程序段bool safe(struct state new ){bool possible = true,found=false;process rest[n];//正在执行的进程号int p=n;// 正在执行的进程数量int currentavail[m];//可用资源的一个副本《---为rest和currentavail赋值---》while(possible==true&&p>0){int g=0;《---寻找可以执行完成的进程---》if(found==true){int c=0;《---假设可以执行完的进程以完成，及currentavail[*]=currentavail[*]+new.alloc[g][*];---》rest[g] = -1;--p;found =false;}else{possible=false;}}return possible;}2、实验步骤1）设计结构体#ifndef STATE_H_#define m 3#define n 5struct state{int resource[m];int available[m];int claim[n][m];int alloc[n][m];} ;#define STATE_H_#endif /* STATE_H_ */2）设计实现程序的结构的具体程序Safe算法的具体代码bool safe(struct state new ){bool possible = true,found=false;process rest[n]; //正在执行的进程号int f=0,p=n;// 正在执行的进程数量do{rest[f]=f;++f;}while(f<n);int currentavail[m]; //可用资源的一个副本int i=0;do{currentavail[i]=new.available[i];++i;}while(i<m);while(possible==true&&p>0){int g=0;/*------------------寻找可以执行完成的进程------------------------------------------*/ while(g<n){int h = 0;/*while(h<m){if((new.claim[g][h]-new.alloc[g][h])<=currentavail[h]&&rest[g]!=(-1)){if(h==m-1){found=true;}}++h;}if(found==true)break;++g;}/*-------------------------------------------------------------------------------------*/ if(found==true){int c=0;while(c<m){currentavail[c]=currentavail[c]+new.alloc[g][c];c++;}rest[g] = -1;--p;found =false;}else{possible=false;}}return possible;}实验代码：/*============================================================================ Name : pre.cAuthor :Version :Copyright : Your copyright noticeDescription : Hello World in C, Ansi-style============================================================================ */#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include"state.h"#define bool int#define process int#define false 0#define true 1int main(void) {bool alloc(int,int[],struct state );struct state sta1={{10,5,7},{3,3,2},{{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}},{{0,1,0},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}}};int request[m];int k=0;while(k>=0){puts("输入要改变资源的进程号");scanf("%d",&k);puts("输入要改变的资源");int i =0;while(i<m){scanf("%d",&request[i]);i++;}if(alloc(k,request,sta1)==true){i=0;puts("输出个进程占用的资源");while(i<n){int j=0;printf("%d ",i);while(j<m){if(i==k){sta1.alloc[k][j]=request[j]+sta1.alloc[k][j];sta1.available[j]=sta1.available[j]-request[j];}printf("%d ",sta1.alloc[i][j]);j++;}printf("\n");++i;}}puts("银行家算法");}return 0;}bool alloc(int l,int request[m],struct state nest){bool safe(struct state news);bool t = false;int i=0;while(i<m){if(nest.alloc[l][i]+request[i]>nest.claim[l][i]){puts("!!resource request error!!");return false;}else if(request[i]>nest.available[i]){puts("suspend process");return false;}else{if(i==m-1){int f=0;while(f<m){nest.alloc[l][f]=nest.alloc[l][f]+request[f];nest.available[f]=nest.available[f]-request[f];f++;}if(safe(nest)==true){t=true;}else{puts(" no safe suspend process");t=false;}}}i++;}return t;}bool safe(struct state new ){bool possible = true,found=false;process rest[n];int f=0,p=n;do{rest[f]=f;++f;}while(f<n);int currentavail[m];int i=0;do{currentavail[i]=new.available[i];++i;}while(i<m);while(possible==true&&p>0){int g=0;while(g<n){int h = 0;while(h<m&&(new.claim[g][h]-new.alloc[g][h])<=currentavail[h]&&rest[g]!=(-1)){if(h==m-1){found=true;}++h;}if(found==true)break;++g;}if(found==true){int c=0;while(c<m){currentavail[c]=currentavail[c]+new.alloc[g][c];c++;}rest[g] = -1;--p;found =false;}else{possible=false;}}return possible;}。

一、实验背景在计算机系统中，资源分配和死锁问题是操作系统领域的重要研究课题。

在多进程环境下，进程之间会共享系统资源，如CPU、内存、磁盘等。

然而，当多个进程同时申请资源时，可能会出现死锁现象，导致系统瘫痪。

为了避免死锁，研究者提出了多种资源分配算法，其中最具代表性的就是银行家算法。

银行家算法最初由Edsger Dijkstra于1965年提出，旨在解决银行在贷款业务中可能出现的死锁问题。

该算法通过模拟银行家在贷款业务中的决策过程，对资源分配进行动态规划，以确保系统处于安全状态，从而避免死锁的发生。

二、实验目的本次实验旨在通过实现银行家算法，加深对资源分配、死锁和安全性概念的理解，并掌握以下内容：1. 了解资源分配的基本原理和死锁的概念。

2. 掌握银行家算法的原理和实现方法。

3. 能够运用银行家算法对系统资源进行动态分配，并确保系统处于安全状态。

4. 分析实验结果，验证银行家算法的有效性。

三、实验原理1. 资源分配资源分配是指操作系统将资源分配给进程的过程。

在多进程环境下，资源分配策略需要考虑以下因素：（1）资源的类型和数量。

（2）进程对资源的最大需求。

（3）进程当前已分配的资源。

（4）系统可利用的资源。

2. 死锁死锁是指多个进程在执行过程中，因争夺资源而相互等待，导致系统无法继续执行的现象。

产生死锁的必要条件包括：（1）互斥条件：资源不能被多个进程同时占用。

（2）请求和保持条件：进程在等待资源时，仍保持已占有的资源。

（3）不剥夺条件：进程不能被强制剥夺已占有的资源。

（4）循环等待条件：存在一个进程序列，其中每个进程都在等待前一个进程所持有的资源。

3. 安全状态安全状态是指系统可以按照某种顺序为每个进程分配资源，使得所有进程都可以顺利完成的状态。

判断系统是否处于安全状态的方法如下：（1）计算每个进程的最大需求。

（2）计算系统可利用的资源。

（3）从最大需求中减去已分配的资源，得到剩余需求。

（4）判断剩余需求是否小于等于系统可利用的资源。

银行家算法实验报告引言：在计算机科学领域，由于资源的有限性，进程资源分配问题一直备受关注。

而银行家算法被广泛应用于操作系统中，用于确保资源的安全分配。

本文旨在介绍银行家算法的原理和应用，并通过实验报告来验证该算法的有效性和可行性。

1. 银行家算法简介银行家算法是由美国学者Dijkstra提出的一种资源分配和避免死锁的算法。

其基本思想是通过银行家的原则来避免系统陷入死锁状态，保证资源分配的安全性和可行性。

银行家算法适用于具有多个进程和多个资源的并发系统中。

2. 银行家算法原理银行家算法基于两个重要的概念：安全性和可分配性。

安全性表示在系统当前状态下，是否存在一种资源分配序列可以使系统避免死锁状态。

可分配性表示系统是否能够满足进程对资源的请求。

银行家算法的实现需要以下几个关键步骤：(1) 初始化：对每个进程设置最大需求量、已分配资源量和需求资源量。

(2) 效验：判断系统当前状态下资源是否满足所有进程的需求，即判断系统是否处于安全状态。

(3) 分配：若系统处于安全状态，则根据某种资源分配策略，为进程分配资源。

(4) 请求：进程请求资源。

(5) 回收：进程释放资源。

3. 银行家算法的实验验证为了验证银行家算法的有效性和可行性，我们设置了一个简单的实验环境，模拟一个有限的资源系统，包含3个进程和3种不同类型的资源。

实验过程如下：(1) 初始化：对每个进程设置最大需求量、已分配资源量和需求资源量。

设置3个进程的最大需求量分别为{5, 4, 3}，已分配资源量分别为{1, 2, 2}，需求资源量分别为{3, 2, 0}。

(2) 效验：判断系统当前状态下资源是否满足所有进程的需求。

经过实验验证，我们发现系统当前状态下资源无法满足进程2的资源需求。

为了保证系统的安全性和避免死锁，根据银行家算法原理，我们将不满足资源需求的进程2暂停，并回滚到初始状态。

重新调整资源分配后，系统进入了安全状态。

(3) 分配：为进程1和进程3分配资源。

c语言银行家算法实验报告C语言银行家算法实验报告引言：计算机科学领域中，操作系统的资源管理是一个十分重要的课题。

在多任务处理系统中，多个进程同时竞争有限的资源，如何合理地分配和调度资源，以保证系统的稳定性和效率，是一个关键问题。

银行家算法（Banker's Algorithm）是一种经典的资源分配算法，它通过分析系统的资源状态和进程的资源需求，来判断是否能够安全地分配资源，从而避免产生死锁。

一、实验目的本次实验旨在通过C语言编程实现银行家算法，加深对资源管理和死锁问题的理解，并通过实际案例验证银行家算法的有效性。

二、实验环境本次实验使用C语言进行编程，并在Linux操作系统下进行测试。

三、实验过程1. 设计数据结构在开始编写代码之前，我们需要先设计适合的数据结构来表示系统资源和进程的状态。

在银行家算法中，我们需要记录系统中的可用资源数量、各个进程的最大需求资源数量、已分配资源数量和需要资源数量等信息。

通过定义合适的数据结构，我们可以方便地进行资源的分配和回收。

2. 实现银行家算法根据银行家算法的原理，我们可以将其分为两个步骤：安全性检查和资源分配。

在安全性检查中，我们需要判断当前系统状态下是否存在安全序列，即是否能够满足所有进程的资源需求，避免死锁的发生。

在资源分配中，我们需要根据当前系统状态和进程的资源需求，动态地分配和回收资源。

3. 编写测试用例为了验证银行家算法的正确性和有效性，我们需要编写一些测试用例。

测试用例应该包括各种不同的进程资源需求和系统资源状态，以覆盖不同情况下的资源分配和回收。

4. 运行测试用例在编写完测试用例后，我们可以运行程序，观察输出结果。

通过比较实际输出与预期结果，我们可以判断银行家算法的正确性和有效性。

四、实验结果与分析通过运行多个测试用例，我们可以得出以下结论：1. 银行家算法能够有效地避免死锁的发生。

在安全性检查过程中，如果存在安全序列，那么系统可以继续分配资源，否则需要阻塞等待。

一、实验题目:银行家算法的实现二、设计内容设计一个n 个并发进程共享m 个系统资源的系统。

进程可动态申请资源和释放资源，系统按各进程的申请动态的分配资源。

要求采用银行家算法实现。

三、开发环境windows环境，java1.5平台。

四、分析设计＜一＞实验原理♦银行家算法是从当前状态出发，逐个按安全序列检查各客户中谁能完成其工作，然后假定其完成工作且归还全部贷款，再进而检查下一个能完成工作的客户。

如果所有客户都能完成工作，则找到一个安全序列，银行家才是安全的。

♦与预防死锁的几种方法相比较，限制条件少，资源利用程度提高了。

♦缺点：该算法要求客户数保持固定不变，这在多道程序系统中是难以做到的；该算法保证所有客户在有限的时间内得到满足，但实时客户要求快速响应，所以要考虑这个因素；由于要寻找一个安全序列，实际上增加了系统的开销.Banker algorithm 最重要的一点是：保证操作系统的安全状态！这也是操作系统判断是否分配给一个进程资源的标准！那什么是安全状态？举个小例子，进程P 需要申请8 个资源（假设都是一样的），已经申请了 5 个资源，还差3 个资源。

若这个时候操作系统还剩下 2 个资源。

很显然，这个时候操作系统无论如何都不能再分配资源给进程P 了，因为即使全部给了他也不够，还很可能会造成死锁。

若这个时候操作系统还有 3 个资源，无论P 这一次申请几个资源，操作系统都可以满足他，因为操作系统可以保证P 不死锁，只要他不把剩余的资源分配给别人，进程P 就一定能顺利完成任务。

为什么银行家算法是可行的呢？这里需要严格的证明一下。

不管任何时候，操作系统分配资源的时候都可以保证当前接受资源的进程不会陷入死锁，因为操作系统总是可以满足该进程需要的资源的。

假设有n 个进程{p1, p2, p3, …pn} ，最后一个分配到资源的是pi ，pi 还需要mi 个资源，假设此时操作系统还有m 个资源剩余。

那么很显然m>=mi ！而且如果之后操作系统又把资源分配给其他进程了，假设是pj ，pj 还需要mj 个资源，同理可知m>=mj ！也就是说在所有的进程中，还需要的资源数总是有小于m 的！这样就可以保证资源数永远不会为0 ，即使可能暂时性为0 。

银行家算法实验报告c语言银行家算法实验报告引言：计算机科学中的银行家算法是一种资源分配和避免死锁的算法。

它是由艾德加·戴克斯特拉（Edsger Dijkstra）在1965年提出的。

银行家算法通过判断一个系统是否处于安全状态来决定是否分配资源给进程。

本实验旨在使用C语言实现银行家算法，并通过一系列的实例来验证其有效性。

一、实验背景银行家算法是为了解决资源分配中的死锁问题而提出的。

在多进程系统中，每个进程都需要一定数量的资源来完成任务。

然而，如果资源分配不当，可能会导致死锁的发生，即所有进程都陷入无法继续执行的状态。

银行家算法通过合理地分配资源，避免了死锁的发生。

二、实验目的本实验的主要目的是通过C语言实现银行家算法，并通过实例验证其正确性和有效性。

具体而言，我们将模拟一个系统中的多个进程，并为每个进程分配资源。

然后，我们将使用银行家算法来判断系统是否处于安全状态，从而决定是否继续分配资源。

三、实验过程1. 创建进程和资源我们首先创建了5个进程和3种资源。

每个进程需要的资源数量是随机生成的，以模拟真实情况下的资源需求。

2. 分配资源根据银行家算法的原则，我们按照以下步骤来分配资源：- 首先，检查每个进程的资源需求是否小于等于系统当前可用的资源数量。

- 如果满足条件，将资源分配给该进程，并更新系统剩余资源数量。

- 如果不满足条件，暂时不分配资源给该进程，继续检查下一个进程。

3. 判断系统状态在每次资源分配后，我们需要判断系统是否处于安全状态。

为此，我们使用银行家算法的核心原则：只有当系统能够为每个进程提供所需的资源时，系统才是安全的。

我们通过遍历所有进程来检查其资源需求是否小于等于系统剩余资源数量，如果满足条件，说明系统是安全的。

4. 实例验证我们进行了多个实例验证，以确保银行家算法的正确性。

在每个实例中，我们模拟了不同的进程和资源需求，并观察系统的状态。

通过比较实验结果和预期结果，我们验证了银行家算法的有效性。

1. 题目分析1.1 设计目的●理解死锁产生的原因和必要条件●了解避免死锁的几种基本方法●掌握银行家算法及安全性算法1.2 设计内容设计内容包括银行家算法和安全性算法，以及用VC界面实现输出1.3 相关知识概述银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。

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。

不安全状态一定导致死锁。

安全序列：一个进程序列{P1，…，Pn}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。

2. 概要设计2.1主要数据结构描述static int MAX[5][3]; //最大需求矩阵static int AVAILABLE[3]; //可利用资源矩阵static int ALLOCATION[5][3]; //分配矩阵static int NEED[5][3]; //需求矩阵因为数组成员MAX,AVAILABLE, ALLOCATION, NEED的值每次调用一次银行家算法，如果分配成功，都会改变，所以将他们设定为静态成员变量。

int Request[3]; //请求向量int Work[3]; //工作向量bool FINISH[5];//标记系统是否有足够的资源分配给进程2.2 流程图（1）银行家算法流程图单击“执行银行家算法”按钮时会调用OnButton1()函数，相当于银行家算法注：只要不按“退出”按钮退出程序，数组MAX,A V AILABLE, ALLOCATION, NEED中会保留上一次执行完后变化的值，不停的单击“进行银行家算法”按钮，程序会在上一次执行完后的基础上反复的执行银行家算法。

（2）安全性算法流程图3. 详细设计3.1 主要算法描述当进程pi提出资源申请时，系统执行下列步骤：（1）若Request≤Need,转（2）；否则错误返回（2）若Request≤Available,转（3）；否则进程等待(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，进程等待安全性检查的步骤：(1) Work:=Available;Finish:=false;(2) 寻找满足条件的i：Finish=false;Need≤Work;如果不存在，则转(4)(3) Work:=Work+Allocation;Finish:=true;转(2)(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3.2 程序界面设计4. 编码实现4.1 开发工具简介Visual C++集成开发环境下下实现的4.2 部分程序源码int CSisuoDlg::MAX[5][3]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};int CSisuoDlg::AVAILABLE[3]={3,3,2};int CSisuoDlg::ALLOCATION[5][3]={{0,1,0},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}}; int CSisuoDlg::NEED[5][3]={{7,4,3},{1,2,2},{6,0,0},{0,1,1},{4,3,1}};int CSisuoDlg::safe(){int i,j,k,l=0;int Work[3];bool FINISH[5];int p[5];for(i=0;i<3;i++)Work[i]=AVAILABLE[i];for(i=0;i<5;i++){ FINISH[i]=false;}for(i=0;i<5;i++){if(FINISH[i]==true){ continue;}else{for(j=0;j<3;j++){if(NEED[i][j]>Work[j]){break;}}if(j==3)//找到满足要求的进程{FINISH[i]=true;for(k=0;k<3;k++){Work[k]+=ALLOCATION[i][k];}p[l++]=i;//记录安全序列i=-1;//每次都是从头开始找}else{continue;}}if(l==5){show+="经安全性检查,系统安全,本次分配成功。

实验三银行家算法实验报告一、实验目的银行家算法是一种用于避免死锁的算法，本次实验旨在通过编程实现银行家算法，并通过模拟银行家算法的运行过程来加深对该算法的理解。

二、实验过程及结果1. 系统设计为了模拟银行家算法的运行过程，需要设计一个包含多个进程和资源的系统。

每个进程都有一定的最大需求资源数和已分配资源数。

系统中还有一定数量的可用资源，进程可以请求资源和释放资源。

2. 算法实现在程序中实现银行家算法需要以下几个关键的函数：（1）银行家算法的主函数：实现进程的请求资源和释放资源操作，并在此过程中判断是否产生死锁；（2）安全检查函数：用于判断系统状态是否安全，即是否存在一个安全序列，如果存在则表示系统处于安全状态，否则表示系统处于不安全状态；（3）资源请求函数：用于进程请求资源的操作，根据银行家算法的要求进行判断；（4）资源释放函数：用于进程释放资源的操作。

3. 算法运行通过对编写的程序进行多次运行测试，模拟不同进程对资源的请求和释放，观察系统是否能够始终处于安全状态。

在每次运行中，记录并输出系统的安全序列和进程的状态等信息。

4. 实验结果分析通过实验运行结果的分析，可以得出以下结论：（1）银行家算法能够有效地避免死锁的发生；（2）系统中资源的分配和释放过程需要合理，否则可能导致系统陷入死锁；（3）资源的分配策略对系统的安全状态有重要影响。

三、实验总结通过本次实验，深入了解了银行家算法的原理和实现过程，并通过编程实践加深了对该算法的理解。

银行家算法是一种重要的死锁避免算法，能够保证系统处于安全状态下运行，并且能够合理地分配系统资源，避免系统陷入死锁。

四、参考文献[1] 《操作系统概念》,Abraham Silberschatz，Peter B. Galvin，Greg Gagne，电子工业出版社，2014年五、附录（示例代码省略）以上是本次实验的实验报告，通过实验我们深入了解了银行家算法，了解了它在操作系统中的应用和重要性。

青岛农业大学学生实习报告实习名称：软件系统课程设计实习时间： -- 年第 2学期专业班级：姓名（学号）：同组成员：***师：***年 3 月 22 日（一）编译原理部分一、实习题目将词法分析器设计成单独旳程序或供语法分析器调用旳子程序,功能涉及：规定可以辨认数字、标记符、核心字、运算符等。

二、设计思路及算法描述词法分析程序旳功能：输入源程序，输出单词符号，如图所示：源程序单词符号解决过程：在扫描源程序字符串时，一旦辨认出核心字、分隔符、标记符、无符号常数中之一，即以单词形式（各类单词均采用相似旳构造，即二元式编码形式）输出。

每次调用词法分析程序，它均能自动继续扫描下去，形成下一种单词，直至整个源程序所有扫描完毕，并形成相应旳单词串形式旳源程序。

本程序规定：(1)核心字"begin","end","if","then","else","while","write","read","do", "call","const","char","until","procedure","repeat"(2)运算符："+","-","*","/","="(3)界符："{","}","[","]",";",",",".","(",")",":"(4)其他标记如字符串，表达以字母开头旳标记符。

银行家算法实验报告 The pony was revised in January 2021计算机操作系统实验报告何美西一、实验名称：银行家算法二、实验目的：银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，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。

三、问题分析与设计：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、银行家算法步骤：（1）如果Requesti＜or =Need,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＜or=Available,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Pi,并修改下面数据结构中的数值：Available=Available-Request[i];Allocation=Allocation+Request;Need=Need-Request;(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。

3、安全性算法步骤：（1）设置两个向量①工作向量Work。

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，Work=Allocation;②布尔向量Finish。

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Finish[i]=false，当有足够资源分配给进程时，令Finish[i]=true。

（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：①Finish[i]=false②Need<or=Work如找到，执行步骤（3）；否则，执行步骤（4）。

（3）当进程P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：Work=Work+Allocation;Finish[i]=true;转向步骤（2）。

银行家算法一、课题内容和要求银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。

在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。

通过编写一个简单的银行家算法程序，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。

二、需求分析本设计的目的是通过编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用适当的算法，有效地防止和避免死锁地发生。

总体要求如下：（1）模拟一个银行家算法；（2）了解算法中用的各种数据结构；（3）系统的初始状态信息从文本文件读取；（4）判断是否存在安全序列，输出任意一个安全序列即可；（5）判断系统是否可以满足进程的请求。

此次课程设计的主要内容时模拟实现动态资源分配。

同时要求编写和调试一个系统动态资源的简单模拟程序，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。

银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，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。

三、概要设计1．银行家算法的设计思路先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求的是不大于需要的，是否不大于可利用的。

若请求合法，则进行试分配。

最后对试分配后的状态调用安全性检查算法进行安全性检查。

若安全，则分配，否则，不分配，恢复原来状态，拒绝申请。

2．银行家算法中用到的主要数据结构可利用资源向量 int Available[j] j为资源的种类。

最大需求矩阵 int Max[i][j] i为进程的数量。

分配矩阵 int Allocation[i][j]需求矩阵 int need[i][j]= Max[i][j]- Allocation[i][j]申请各类资源数量 int Request i[j] i进程申请j资源的数量工作向量 int Work[x] int Finish[y]3．银行家算法bank()进程i发出请求申请k个j资源，Request i[j]=k(1)检查申请量是否不大于需求量：Request i[j]<=need[i,j],若条件不符重新输入，不允许申请大于需求量。