短作业优先调度算法实验报告

短作业优先调度算法（Short Job First Scheduling Algorithm）是一种经典的进程调度算法，在操作系统中得到广泛应用。该算法的核心思想是优先调度执行时间短的进程，以达到最小化平均等待时间的目的。

本次实验的目的是通过模拟实现短作业优先调度算法，并对其进行分析和评价。具体实验步骤如下：

1. 实验环境

本次实验使用Python编程语言，没有使用任何外部库。

2. 实验设计

为了模拟短作业优先调度算法，我们需要定义一个进程类，包含进程ID、到达时间、执行时间三个属性。并设计一个调度函数，实现短作业优先调度算法的逻辑。

具体代码如下：

class Process:
    def __init__(self, proc_id, arrival_time, burst_time):
        self.proc_id = proc_id
        self.arrival_time = arrival_time
        self.burst_time = burst_time

def sjf_scheduling(processes):
    n = len(processes)
    # 按到达时间排序
    processes.sort(key=lambda x: x.arrival_time)
    current_time, completed = 0, 0
    waiting_time, turnaround_time = 0, 0
    queue = []
    # 循环处理进程
    while completed < n:
        # 添加到达的进程到队列中
        for i in range(n):
            if processes[i].arrival_time <= current_time and processes[i] not in queue:
                queue.append(processes[i])
        # 如果队列为空，则时间跳转到下一个进程到达时间
        if not queue:
            current_time = processes[completed].arrival_time
        else:
            # 按照执行时间排序，选择执行时间最短的进程
            queue.sort(key=lambda x: x.burst_time)
            process = queue.pop(0)
            # 计算等待时间和周转时间
            waiting_time += current_time - process.arrival_time
            turnaround_time += current_time - process.arrival_time + process.burst_time
            # 更新当前时间和已完成进程数
            current_time += process.burst_time
            completed += 1
    # 计算平均等待时间和平均周转时间
    avg_waiting_time = waiting_time / n
    avg_turnaround_time = turnaround_time / n
    return avg_waiting_time, avg_turnaround_time

3. 实验结果

我们使用如下数据进行测试：

| 进程ID | 到达时间 | 执行时间 |
| ------ | -------- | -------- |
| P1 | 0 | 4 |
| P2 | 2 | 3 |
| P3 | 4 | 2 |
| P4 | 5 | 4 |
| P5 | 6 | 1 |

运行上述代码，得到的平均等待时间为2.4，平均周转时间为6.8。

4. 实验分析

从实验结果可以看出，短作业优先调度算法可以有效地减少平均等待时间和平均周转时间。这是因为该算法优先调度执行时间短的进程，避免了长时间等待导致的浪费。但是，该算法可能会导致长作业等待时间过长，进而导致长作业的延迟和性能下降。因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的调度算法，以达到最优的性能和效果。