用任意语言设计算法解决以下问题:哲学家有N个,约定全体到达后开始讨论:在讨论的间隙哲学家进餐,每人进餐时都需使用刀、叉各一把,所有哲学家刀和叉都拿到后才能进餐。哲学家的人数、餐桌上的布置自行设定,实现刀和叉的互斥使用算法的程序实现。并给出相关设计流程思路
时间: 2024-03-20 09:44:00 浏览: 13
这个问题实际上就是经典的哲学家进餐问题,使用的解决方案是资源分级法,也称为层次分配法,可以用Java语言实现,具体的设计流程思路如下:
1. 定义哲学家类,每个哲学家有一个ID,同时也拥有左右两只叉子
```java
class Philosopher {
private int id;
private Semaphore leftFork;
private Semaphore rightFork;
public Philosopher(int id, Semaphore leftFork, Semaphore rightFork) {
this.id = id;
this.leftFork = leftFork;
this.rightFork = rightFork;
}
}
```
2. 定义主函数,初始化哲学家和叉子,创建哲学家线程并启动
```java
public static void main(String[] args) {
int n = 5; // 哲学家数量
Semaphore[] forks = new Semaphore[n];
Philosopher[] philosophers = new Philosopher[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
forks[i] = new Semaphore(1);
}
for (int i = 0; i < n; i++) {
philosophers[i] = new Philosopher(i, forks[i], forks[(i + 1) % n]);
new Thread(philosophers[i]).start();
}
}
```
3. 在哲学家的run()方法中,哲学家首先思考一段时间,然后尝试获取左右两个叉子,如果成功获取,则开始进餐,否则等待其他哲学家放下叉子。进餐完毕后放下叉子。
```java
public void run() {
try {
// 思考
System.out.println("Philosopher " + id + " is thinking");
Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
// 进餐
System.out.println("Philosopher " + id + " is hungry, trying to get forks");
leftFork.acquire();
System.out.println("Philosopher " + id + " picked up left fork");
rightFork.acquire();
System.out.println("Philosopher " + id + " picked up right fork");
System.out.println("Philosopher " + id + " is eating");
Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
System.out.println("Philosopher " + id + " finished eating, put down forks");
rightFork.release();
System.out.println("Philosopher " + id + " put down right fork");
leftFork.release();
System.out.println("Philosopher " + id + " put down left fork");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
```
4. 运行程序,观察哲学家的行为,验证算法的正确性。
以上是Java语言实现的算法设计流程思路,其他语言的实现方式也类似,只需要将Semaphore类换成相应语言中的同步控制对象即可。