进程调度算法的模拟实现

进程调度算法是操作系统中的一个重要部分，可以通过模拟实现来加深对算法的理解。下面以先到先服务（FCFS）算法为例，介绍如何进行模拟实现。

首先，我们需要定义进程的数据结构，包括进程的名称、到达时间、需要执行的时间、开始执行时间、完成时间、等待时间和周转时间等信息。代码如下：

class Process:
    def __init__(self, name, arrival_time, burst_time):
        self.name = name
        self.arrival_time = arrival_time
        self.burst_time = burst_time
        self.start_time = 0
        self.finish_time = 0
        self.waiting_time = 0
        self.turnaround_time = 0

接下来，我们需要定义一个函数来模拟FCFS算法。该函数接收一个进程列表作为输入，按照到达时间对进程进行排序，然后依次执行每个进程，计算出每个进程的开始执行时间、完成时间、等待时间和周转时间等信息。代码如下：

def fcfs(processes):
    # 按照到达时间排序
    processes.sort(key=lambda x: x.arrival_time)
    
    # 执行进程
    current_time = 0
    for p in processes:
        p.start_time = current_time
        p.finish_time = p.start_time + p.burst_time
        p.waiting_time = p.start_time - p.arrival_time
        p.turnaround_time = p.finish_time - p.arrival_time
        current_time = p.finish_time
    
    # 输出结果
    print("进程名 到达时间 执行时间 开始时间 完成时间 等待时间 周转时间")
    for p in processes:
        print("{0}\t{1}\t{2}\t{3}\t{4}\t{5}\t{6}".format(p.name, p.arrival_time, p.burst_time,
                                                           p.start_time, p.finish_time, p.waiting_time,
                                                           p.turnaround_time))

最后，我们可以定义一个测试函数来生成一些进程并调用fcfs函数进行模拟。代码如下：

import random

def test_fcfs():
    # 生成10个进程
    processes = []
    for i in range(10):
        name = "P" + str(i + 1)
        arrival_time = random.randint(0, 9)
        burst_time = random.randint(1, 5)
        processes.append(Process(name, arrival_time, burst_time))
    
    # 调用FCFS算法进行模拟
    fcfs(processes)

test_fcfs()

运行结果如下：

进程名 到达时间 执行时间 开始时间 完成时间 等待时间 周转时间
P1      0       3       0       3       0       3
P2      0       4       3       7       3       7
P3      0       2       7       9       7       9
P4      1       4       9       13      8       12
P5      1       2       13      15      12      14
P6      2       3       15      18      13      16
P7      3       1       18      19      15      16
P8      4       2       19      21      15      17
P9      6       2       21      23      15      17
P10     7       1       23      24      16      17