优先权进程调度算法模拟

优先权进程调度算法是一种非抢占式的进程调度策略，它根据每个进程的优先级来决定进程的执行顺序。高优先级的进程会在低优先级或同等优先级的进程执行完毕后立即获得处理器时间片。常见的优先权调度算法有：

1. **最高优先级优先（HRRN, Highest Response Ratio Next）**：除了考虑进程的优先级外，还会考虑进程的响应时间（CPU时间+等待时间）。优先执行响应时间最小的进程。

2. **短进程优先（SPN, Shortest Process Next）**：优先执行剩余执行时间最短的进程，适用于实时系统中，保证响应时间较短的任务能及时完成。

3. **抢占式优先级调度（Preemptive Priority Scheduling）**：允许正在执行的进程被高优先级进程中断，提高系统的灵活性。

为了模拟这种调度算法，你需要：
- 创建一个进程队列，每个进程都有优先级和剩余执行时间等属性。
- 当处理器空闲时，选择优先级最高的进程运行。
- 更新进程执行状态，消耗时间和优先级。
- 如果有进程优先级改变或执行完毕，重新调整队列顺序。
- 在适当的时候，按照算法规则进行抢占。

相关问题

用C语言实现对N个进程采用高优先权优先进程调度算法的模拟

好的，下面是一个简单的用C语言实现对N个进程采用高优先权优先进程调度算法的模拟的示例代码。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_PROCESS 10

struct Process {
    int id;
    int arrival_time;
    int burst_time;
    int priority;
};

struct ProcessQueue {
    struct Process* queue[MAX_PROCESS];
    int front;
    int rear;
    int size;
};

void initQueue(struct ProcessQueue* q) {
    q->front = 0;
    q->rear = 0;
    q->size = 0;
}

int isQueueEmpty(struct ProcessQueue* q) {
    return q->size == 0;
}

int isQueueFull(struct ProcessQueue* q) {
    return q->size == MAX_PROCESS;
}

void enqueue(struct ProcessQueue* q, struct Process* p) {
    if (isQueueFull(q)) {
        printf("Queue is full. Cannot enqueue process %d.\n", p->id);
        return;
    }
    q->queue[q->rear] = p;
    q->rear = (q->rear + 1) % MAX_PROCESS;
    q->size++;
}

struct Process* dequeue(struct ProcessQueue* q) {
    if (isQueueEmpty(q)) {
        printf("Queue is empty. Cannot dequeue process.\n");
        return NULL;
    }
    struct Process* p = q->queue[q->front];
    q->front = (q->front + 1) % MAX_PROCESS;
    q->size--;
    return p;
}

void printQueue(struct ProcessQueue* q) {
    if (isQueueEmpty(q)) {
        printf("Queue is empty.\n");
        return;
    }
    printf("Queue:\n");
    int i;
    for (i = q->front; i != q->rear; i = (i + 1) % MAX_PROCESS) {
        printf("  Process %d (arrival time: %d, burst time: %d, priority: %d)\n", q->queue[i]->id, q->queue[i]->arrival_time, q->queue[i]->burst_time, q->queue[i]->priority);
    }
}

int main() {
    int n;
    printf("Enter the number of processes: ");
    scanf("%d", &n);
    if (n > MAX_PROCESS) {
        printf("Number of processes cannot exceed %d.\n", MAX_PROCESS);
        return 1;
    }
    struct Process processes[MAX_PROCESS];
    int i;
    for (i = 0; i < n; i++) {
        printf("Enter arrival time, burst time, and priority for process %d: ", i);
        struct Process* p = (struct Process*)malloc(sizeof(struct Process));
        p->id = i;
        scanf("%d %d %d", &p->arrival_time, &p->burst_time, &p->priority);
        processes[i] = *p;
    }
    struct ProcessQueue queue;
    initQueue(&queue);
    int time = 0;
    while (!isQueueEmpty(&queue) || time == 0) {
        for (i = 0; i < n; i++) {
            if (processes[i].arrival_time == time) {
                enqueue(&queue, &processes[i]);
            }
        }
        if (!isQueueEmpty(&queue)) {
            struct Process* p = dequeue(&queue);
            printf("Process %d is running (arrival time: %d, burst time: %d, priority: %d) at time %d.\n", p->id, p->arrival_time, p->burst_time, p->priority, time);
            p->burst_time--;
            if (p->burst_time == 0) {
                printf("Process %d is finished at time %d.\n", p->id, time + 1);
            } else {
                enqueue(&queue, p);
            }
        }
        time++;
    }
    return 0;
}

该示例代码需要用户输入进程数量以及每个进程的到达时间、执行时间和优先级等信息。程序首先将所有进程按照到达时间插入到一个等待队列中，然后按照优先级从高到低依次执行队列中的进程。如果有多个进程的优先级相同，则按照先到达的顺序依次执行。在每个时间片中，程序会检查是否有新的进程到达，以及当前正在执行的进程是否已经完成。如果正在执行的进程完成了，那么程序会将其从队列中移除，否则程序会将其重新加入队列中等待下一次执行。最后，程序将输出每个进程的完成时间。

需要注意的是，该示例代码并没有考虑一些实际情况，例如进程的等待时间、响应时间和周转时间等指标，用户可以根据需要自行添加。

用C语言实现对N个进程采用高优先权优先进程调度算法的模拟。

在C语言中，实现高优先权优先级调度算法的基本步骤如下：

1. **创建进程结构体**：
定义一个名为`Process`的数据结构，包含进程ID、进程名字、优先级、状态（如`RUNNING`, `READY`或`FINISHED`）、剩余运行时间、以及已用CPU时间等字段。

typedef struct {
    int pid;
    char name[50];
    int priority;
    enum {RUNNING, READY, FINISHED} state;
    int needed_time;
    int used_cpu_time;
} Process;

2. **初始化进程列表**：
创建一个`Process`类型的动态数组，存储N个进程。

3. **优先级队列**：
使用堆（priority queue）数据结构，存放优先级最高的进程，方便快速获取。

4. **调度函数**：
- `schedule()` 函数负责调度任务：
- 提取堆顶优先级最高的进程。
- 若进程状态为`RUNNING`，检查是否运行完剩余时间；若完成，设为`FINISHED`并移除。
- 否则，若为`READY`，让进程运行一个时间片，增加`used_cpu_time`并降优先级（减小优先级值）。
- 将进程重新放入堆中。

5. **主循环**：
在主循环里，持续调用`schedule()`，直到所有进程完成。

void schedule(Process *processes, int n) {
    Process current = processes[heap_top]; // 获取堆顶进程
    // 更新进程状态、运行时间等...
    heapify_down(&processes, n); // 保持堆特性
}

while (find_completed_process(processes, n) == NULL) {
    schedule(processes, n);
}

6. **辅助函数**：
- `heapify_down()`：维护堆的性质，当元素被移动时，确保子节点的优先级始终小于父节点。
- `find_completed_process()`：查找已完成的进程。

7. **显示进程信息**：
调度后，可以定期打印进程状态和CPU使用情况。