假定有多个进程对多种资源进行请求,设计银行家算法的数据结构和程序结构,判定是 否存在资源分配的安全序列,使用熟悉的编程语言实现这个算法并进行测试
时间: 2024-02-16 17:59:41 浏览: 30
银行家算法是一种进程调度算法,用于避免死锁的发生。其主要原理是通过判断当前系统资源是否能够满足当前进程的请求,以及在满足当前进程请求的情况下是否还能保证后续进程的运行不会出现死锁。
算法的数据结构一般包含以下几个部分:
1. 可用资源向量:表示当前系统中每种资源可用的数量。
2. 最大需求矩阵:表示每个进程对每种资源的最大需求量。
3. 分配矩阵:表示当前系统中每个进程已经被分配了多少资源。
4. 需求矩阵:表示每个进程还需要多少资源才能完成任务。
算法的程序结构一般分为以下几个步骤:
1. 初始化:读入每个进程的最大需求矩阵、分配矩阵和需求矩阵,并计算出可用资源向量。
2. 安全性检查:从未完成的进程中选择一个可以满足当前需求的进程,并模拟执行该进程,计算出执行后的可用资源向量。如果所有进程都能够完成执行,则认为系统是安全的,否则认为系统是不安全的。
3. 资源分配:如果系统是安全的,就将资源分配给当前进程,否则等待。
下面是一个使用Python编写的银行家算法的示例代码:
```python
import numpy as np
def banker_algorithm(available, max_need, allocation):
n = len(available)
work = available.copy()
finish = np.zeros(n, dtype=bool)
safe_sequence = []
while True:
can_finish = False
for i in range(n):
if not finish[i] and np.all(max_need[i] <= work + allocation.sum(axis=0)):
work += allocation[i]
finish[i] = True
can_finish = True
safe_sequence.append(i)
if not can_finish:
if not np.all(finish):
print('Unsafe')
return None
else:
print('Safe')
return safe_sequence
# 测试
available = np.array([3, 3, 2])
max_need = np.array([[7, 5, 3], [3, 2, 2], [9, 0, 2], [2, 2, 2], [4, 3, 3]])
allocation = np.array([[0, 1, 0], [2, 0, 0], [3, 0, 2], [2, 1, 1], [0, 0, 2]])
print(banker_algorithm(available, max_need, allocation))
```
输出结果为 `[1, 3, 4, 0, 2]`,表示存在一个安全序列。