文章目錄

• 概述
• 過程演示圖解
• 銀行家算法
• • 1.數據結構
  • 2. 銀行家算法bank（）函數
  • 3.程序共有五部分
• 代碼實現
• 附簡單測試案例
• 運行結果

概述

銀行家算法是荷蘭學者Dijkstra為銀行系統設計的，以確保銀行在發放現金貸款時，不會發生不能滿足所有客戶需要的情況。后來該算法被用在操作系統中，用于避免死鎖
核心思想：在進程提出資源申請時，先預判此分配是否會導致系統進入不安全狀態。如果會進入不安全狀態，就暫時不答應這次請求，讓該進程先阻塞等待。

過程演示圖解

假定有五個進程{P0,P1,P2,P3,P4}和三類資源{A，B，C}，各種資源的數量分別為10、5、7。在T0時刻的資源分配情況如下

T0時刻的安全性

P1發出請求向量Request1（1,0,2），系統按銀行家算法進行檢查：

1. Request1（1,0,2）<=Need1（1,2,2）
2. Request1（1,0,2）<=Available1（3,3,2）
   滿足條件。再利用安全性算法檢查此時系統是否安全
   

銀行家算法

1.數據結構

2. 銀行家算法bank（）函數

3.程序共有五部分

代碼實現

#include<stdio.h> 
#include <cstdlib>
/*定義數據結構*/
int Max[100][100] ={ 
0};//最大需求矩陣 
int Allocation[100][100]={ 
0};//已分配矩陣 
int Need[100][100]={ 
0};//需求矩陣 
int Available[100]={ 
0}; //資源可用情況 
char Name[100]={ 
0};//資源名稱
int Work[100]={ 
0};//記錄系統中當前各類可用資源的數目 
int Request[100]={ 
0};//系統對各類資源請求的數目 
int Security[100]={ 
0};//保存進程在安全情況下的執行順序 
int M;//系統中進程的數量
int N;//資源類型的數量 
void init()
{ 

int i=0,j=0;
printf("請輸入可用資源的種類數量：");
scanf("%d",&N);
for(i=0;i<N;i++)
{ 

printf("請輸入第 %d 個可用資源的名稱: ",i);
scanf("%s",&Name[i]);
printf("請輸入初始可用資源 %c 的數量: ",Name[i]);
scanf("%d",&Available[i]);
}
printf("\n");
printf("請輸入進程的數量：");
scanf("%d",&M);
printf("請輸入進程的Max矩陣：\n");
for(i=0;i<M;i++){ 
//遍歷每一個進程 
for(j=0;j<N;j++){ 
//輸入第i個進程中每種資源的數量 
scanf("%d",&Max[i][j]);
}
}
printf("請輸入進程的Allocation矩陣：\n");
int temp[100]={ 
0};//為了算新的Available 
for(i=0;i<M;i++){ 
//遍歷每一個進程 
for(j=0;j<N;j++){ 
//輸入第i個進程中每種資源的數量 
scanf("%d",&Allocation[i][j]);
//第一個進程需要j類資源的數量：最大需求量-已經分配的 
Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];
temp[j]+=Allocation[i][j]; //統計已經分配的資源量 
}
}
for(j=0;j<N;j++)//更新可用資源數目Available
{ 

Available[j]=Available[j]-temp[j];
} 
}
void show(){ 
//功能：進行資源及進程相關信息顯示
printf("\t--------------------\n");
printf("\t系統當前可用的資源矩陣Available：\n");
int i;
for(i=0;i<N;i++){ 

printf("%c ",Name[i]);
} 
printf("\n");
for(i=0;i<N;i++)
printf("%d ",Available[i]);
printf("\n");
printf("\t系統當前資源分配情況如下： \n");
printf("\t Max Allocation Need\n");
printf("進程名 ");
int j=0;
for(j=0;j<3;j++)//每個進程名要輸出三次
{ 

for(i=0;i<N;i++){ 
//遍歷所有的資源名稱 
printf("%c ",Name[i]);
}
} 
printf("\n");
for(i=0;i<M;i++){ 
//打印進程
printf("P%d ",i);
for(j=0;j<N;j++){ 

printf("%d ",Max[i][j]);
}
for(j=0;j<N;j++){ 

printf("%d ",Allocation[i][j]);
}
for(j=0;j<N;j++){ 

printf("%d ",Need[i][j]);
}
printf("\n");
}	
}
int safe()
{ 

int Finish[100]={ 
0};//Finish：系統是否有足夠的資源分配給進程，使之完成運行 
// 開始時先令Finish[i]=0,當有祖國資源分配給進程時，再令Finish[i]=1 
int i=0;
for(i=0;i<N;i++)
{ 

Work[i]=Available[i];//在執行安全算法開始時，Work=Available 
}
int j=0,count=0,k=0,m=0;
for(i=0;i<M;i++)
{ 
	
count=0;//遍歷完一個進程就將count置為0，對新的i號進程資源達標數進行計數 
for(j=0;j<N;j++){ 

//Finish[i]=0表示未執行 
if(Finish[i]==0&&Need[i][j]<=Work[j])
{ 
//如果進程沒有執行且資源需求條件滿足 
count++;//統計有多少種資源滿足條件 
if(count==N) //表示對于i號進程所有資源都滿足 
{ 

Finish[i]=1;//記錄i號進程為可執行 
for(k=0;k<N;k++)
{ 

Work[k]=Work[k]+Allocation[i][k];
}
Security[m]=i;//記錄第m個執行的是i號進程
i=-1;//將i置為-1;通過for循環執行i++后變為0，從第一個進程重新開始找 
m++;
} 
} 
}
}
for(i=0;i<M;i++)
{ 

if(Finish[i]==0)
{ 

printf("系統不安全\n");
return -1;
}
} 
printf("系統時安全的\n");
for(i=0;i<M;i++)
{ 

printf("P%d",Security[i]);
if(i<M-1)
printf("-->");
}
printf("\n");
return 0;
}
bool bank()
{ 

printf("請輸入希望手動分配資源的進程的編號：");
int Id,j;
bool flag=true;
while(scanf("%d",&Id))
{ 

if(Id < 0 || Id > M-1)
printf("進程不存在!請重新輸入\n請輸入希望手動分配資源的進程的編號：");
else break;
}
printf("請輸入請求資源數(%d個)：\n",N);
for(j=0;j<N;j++)
{ 

scanf("%d",&Request[j]);
}
printf("開始為進程P%d分配資源：\n",Id);
for(j=0;j<N;j++)
{ 

if(Request[j]>Need[Id][j]){ 

printf("進程請求資源數大于所需資源數，無法分配!\n");
flag=false;
break;			
}
else if(Request[j]>Available[j]){ 

printf("進程請求資源數大于可用資源數，無法分配!\n");
flag=false;
break;
}
else{ 

Available[j] -= Request[j];
Allocation[Id][j] += Request[j];
Need[Id][j] -= Request[j];
}
}	
return flag; 
}
int main()
{ 

printf("\t--------------------------\n");
printf("\t|| ||\n");
printf("\t|| 模擬銀行家算法 ||\n");
printf("\t|| ||\n");
printf("\t|| ||\n");
printf("\t|| Sparky ||\n");
printf("\t|| ||\n");
printf("\t--------------------------\n");
init();	
show();
safe();
char choice;
printf("\t-------------------------------------\n");
printf("\t|| ||\n");
printf("\t|| 手動進行資源請求 ||\n");
printf("\t|| 輸入R(r)請求資源 ||\n");
printf("\t|| 輸入E(e)退出程序 ||\n");
printf("\t|| ||\n");
printf("\t|| ||\n");
printf("\t-------------------------------------\n");
while(true){ 

printf("請選擇資源分配還是退出");
scanf("%s",&choice); 
if(choice=='R'||choice=='r')
{ 

if(bank()){ 

safe();	
show(); 
//exit(0);
}else{ 
//說明沒有分配資源，不必退出程序。 
show();
}				
}
else if(choice=='E'||choice=='e')
{ 

exit(0);
}
else
printf("請正確選擇"); 
}
return 0;	
} 

附簡單測試案例

運行結果

3種資源：

A B C
10 5 7

Max矩陣

7 5 3
3 2 2
9 0 2
2 2 2
4 3 3

Allocation

0 1 0
2 0 0
3 0 2
2 1 1
0 0 2