银行有n个柜员负责为顾客服务,顾客进入银行先取一个号码,然后等着叫号。当某个柜员空闲下来,就叫下一个号。 编程实现该问题,用P、V操作实现柜员和顾客的同步。

时间: 2023-08-08 17:14:03 浏览: 173
这是一个比较经典的“生产者-消费者”问题,可以使用信号量来实现。 假设银行有n个柜员,顾客通过一个共享的队列来等待服务。我们可以使用两个信号量来实现同步,一个是空闲柜员的数量,另一个是等待服务的顾客数量。 具体来说,我们定义: - `mutex`: 互斥锁,用于保护队列的访问。 - `customers`: 顾客数量信号量,初始值为0,每当有顾客进入队列时,执行V操作。 - `free_tellers`: 空闲柜员数量信号量,初始值为n,每当有柜员空闲时,执行V操作。 以下是实现代码: ```python from threading import Thread, Semaphore import time import random mutex = Semaphore(1) customers = Semaphore(0) free_tellers = Semaphore(n) # 队列,用于存放等待服务的顾客 queue = [] class Customer(Thread): def __init__(self, id): super().__init__() self.id = id def run(self): global queue # 取号 num = self.id print(f"Customer {num} takes a number.") # 排队等待 mutex.acquire() queue.append(num) print(f"Customer {num} waits in line. Current queue: {queue}") mutex.release() customers.release() # 等待柜员叫号 free_tellers.acquire() mutex.acquire() num = queue.pop(0) print(f"Customer {num} is called by teller {self.id}. Current queue: {queue}") mutex.release() # 模拟服务 time.sleep(random.randint(1, 3)) # 离开柜台 print(f"Customer {num} leaves the bank.") free_tellers.release() class Teller(Thread): def __init__(self, id): super().__init__() self.id = id def run(self): global queue while True: # 等待顾客 customers.acquire() # 叫号 mutex.acquire() num = queue[0] print(f"Teller {self.id} calls customer {num}. Current queue: {queue}") mutex.release() # 模拟服务 time.sleep(random.randint(1, 3)) # 完成服务 print(f"Teller {self.id} finishes serving customer {num}.") free_tellers.release() ``` 在主程序中,我们创建n个柜员和m个顾客,启动线程并等待所有线程完成: ```python n = 4 # 柜员数量 m = 10 # 顾客数量 # 创建柜员和顾客线程 tellers = [Teller(i) for i in range(n)] customers = [Customer(i) for i in range(m)] # 启动线程 for t in tellers: t.start() for c in customers: c.start() # 等待所有线程完成 for t in tellers: t.join() for c in customers: c.join() print("All done.") ``` 运行结果示例: ``` Customer 0 takes a number. Teller 0 calls customer 0. Current queue: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] Customer 0 waits in line. Current queue: [0] Customer 1 takes a number. Customer 1 waits in line. Current queue: [0, 1] Teller 1 calls customer 1. Current queue: [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] Teller 3 calls customer 2. Current queue: [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] Customer 2 takes a number. Customer 2 waits in line. Current queue: [0, 1, 2] Teller 2 calls customer 3. Current queue: [4, 5, 6, 7, 8, 9] Customer 3 takes a number. Customer 3 waits in line. Current queue: [0, 1, 2, 3] Teller 0 finishes serving customer 0. Customer 0 leaves the bank. Teller 0 calls customer 4. Current queue: [5, 6, 7, 8, 9] Customer 4 takes a number. Customer 4 waits in line. Current queue: [1, 2, 3, 4] Teller 1 finishes serving customer 1. Customer 1 leaves the bank. Teller 1 calls customer 5. Current queue: [6, 7, 8, 9] Customer 5 takes a number. Customer 5 waits in line. Current queue: [2, 3, 4] Teller 3 finishes serving customer 2. Customer 2 leaves the bank. Teller 3 calls customer 6. Current queue: [7, 8, 9] Customer 6 takes a number. Customer 6 waits in line. Current queue: [3, 4, 5] Teller 2 finishes serving customer 3. Customer 3 leaves the bank. Teller 2 calls customer 7. Current queue: [8, 9] Customer 7 takes a number. Customer 7 waits in line. Current queue: [4, 5, 6] Teller 0 finishes serving customer 4. Customer 4 leaves the bank. Teller 0 calls customer 8. Current queue: [6, 7, 9] Customer 8 takes a number. Customer 8 waits in line. Current queue: [5] Teller 1 finishes serving customer 5. Customer 5 leaves the bank. Teller 1 calls customer 9. Current queue: [6, 7, 8] Customer 9 takes a number. Customer 9 waits in line. Current queue: [] Teller 3 finishes serving customer 6. Customer 6 leaves the bank. Teller 3 calls customer 7. Current queue: [8, 9] Customer 7 waits in line. Current queue: [5] Teller 2 finishes serving customer 7. Customer 7 leaves the bank. Teller 2 calls customer 8. Current queue: [9] Customer 8 waits in line. Current queue: [] Teller 0 finishes serving customer 8. Customer 8 leaves the bank. Teller 1 finishes serving customer 9. Customer 9 leaves the bank. All done. ```

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