03银行家算法-综合

银行家算法是一种避免死锁的算法，它通过动态地分配资源来避免进程死锁。下面是银行家算法的综合演示：

假设有5个进程P0、P1、P2、P3、P4，它们需要的资源分别为A、B、C三种，初始状态下系统中有10个A、5个B、7个C三种资源。进程的最大需求量、已分配的资源量和还需要的资源量如下表所示：

| 进程 | 最大需求量 | 已分配的资源量 | 还需要的资源量 |
|------|------------|----------------|----------------|
| P0 | A:7 B:5 C:3 | A:0 B:1 C:0 | A:7 B:4 C:3 |
P1 | A:3 B:2 C:2 | A:2 B:0 C:0 | A:1 B:2 C:2 |
| P2 | A:9 B:0 C:2 | A:3 B:0 C:2 | A:6 B:0 C:0 |
| P3 | A:2 B:2 C:2 | A:0 B:1 C:1 | A:2 B:1 C:1 |
| P4 | A:4 B:3 C:2 | A:4 B:3 C:0 | A:0 B:0 C:2 |

现在有一个进程请求资源，请求的资源量为A:1 B:0 C:2，判断此时系统是否处于安全状态。

# 银行家算法的Python实现
# 定义进程数和资源数
process_num = 5
resource_num = 3

# 定义初始资源向量
available = [10, 5, 7]

# 定义最大需求矩阵
max_need = [[7, 5, 3], [3, 2, 2], [9, 0, 2], [2, 2, 2], [4, 3, 2]]

# 定义已分配矩阵
allocation = [[0, 1, 0], [2, 0, 0], [3, 0, 2], [0, 1, 1], [4, 3, 0]]

# 定义还需要矩阵
need = [[7, 4, 3], [1, 2, 2], [6, 0, 0], [2, 1, 1], [0, 0, 2]]

# 定义请求资源向量
request = [1, 0, 2]

# 定义安全序列
safe_sequence = []

# 定义工作向量
work = available.copy()

# 定义标记向量
finish = [False] * process_num

# 判断是否满足条件
for i in range(process_num):
    if finish[i] == False and all(j >= 0 for j in [x - y for x, y in zip(need[i], request)]):
        work = [x + y for x, y in zip(work, allocation[i])]
        finish[i] = True
        safe_sequence.append(i)
        break

while len(safe_sequence) != process_num:
    for i in range(process_num):
        if finish[i] == False and all(j >= 0 for j in [x - y for x, y in zip(need[i], request)]):
            if all(j >= 0 for j in [x - y for x, y in zip(work, need[i])]):
                work = [x + y for x, y in zip(work, allocation[i])]
                finish[i] = True
                safe_sequence.append(i)

# 判断是否处于安全状态
if len(safe_sequence) == process_num:
    print("找到安全序列，处于安全状态。")
else:
    print("未找到安全序列，不处于安全状态。")