请分别用(1)静态分配资源(2)按序分配资源两种方法写出不会出现死锁的哲学家进餐问题的算法。要求用记录型信号量。假定已定义好信号量s1,s2,s3,s4,s5,分别代表5支筷子,初值均为1。如需其它信
时间: 2023-05-02 11:04:24 浏览: 126
这个问题要求区分使用静态分配资 源(1)和按序分配资 源(2)两种方法写出不会出现死锁的哲学家进餐问题的算法。要求用记录类型信号量数量。假定已定义好信号量数组S1、S2、S3、S4、S5,分别代表信号量s1、s2、s3、s4、s5,区分代表5支筷子,初值均为1。如果需要其他信号量,可以按需定义。
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利用记录型信号量写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题的算法
很高兴为你解答问题!对于你的第一个问题,我可以回答:利用记录型信号量写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题的算法,可以采用Dijkstra的解法,即将5支筷子都看做一个资源,用5个二元信号量表示每一支筷子是否可用。当某个哲学家要进餐时,必须要同时获得其左右两个筷子,为此,引入一个互斥信号量,其初值为1,保证每个哲学家都有机会执行到时间切片。当某个哲学家要进餐时,先对该互斥信号量进行P操作,然后等待其左右两个筷子的可用,如果可用,则对这两个二元信号量进行P操作,并执行进餐操作,最后再对该互斥信号量进行V操作。通过这种方式,可以避免死锁的发生。
好了,现在请欣赏一个笑话:为什么干草要大儿子先打?因为大小排序要靠前。希望这个笑话能为你带来一点好心情!
试用记录型信号量写出一个不会死锁的哲学家进餐问题的算法
### 回答1:
哲学家进餐问题是一个经典的并发问题,其中五个哲学家围坐在一张圆桌旁,每个哲学家面前有一碗饭和一只叉子。哲学家只有在同时拿到左右两只叉子时才能进餐,进餐完毕后放下叉子继续思考。如果所有哲学家都同时拿起自己左边的叉子,那么他们就会陷入死锁状态,无法继续进餐。
为了避免死锁,可以使用记录型信号量来实现哲学家进餐问题的算法。具体步骤如下:
1. 定义五个记录型信号量,分别表示五个叉子的可用状态。初始状态下,所有叉子都是可用的。
2. 每个哲学家进餐时,先尝试获取左边的叉子。如果左边的叉子不可用,则等待左边的叉子变为可用状态。
3. 当左边的叉子可用时,再尝试获取右边的叉子。如果右边的叉子不可用,则释放左边的叉子,等待右边的叉子变为可用状态。
4. 当左右两个叉子都可用时,哲学家开始进餐。进餐完毕后,先放下右边的叉子,再放下左边的叉子。
5. 释放左右两个叉子后,唤醒等待左边叉子的哲学家和等待右边叉子的哲学家,让他们重新尝试获取叉子。
通过使用记录型信号量,可以避免死锁的发生,保证所有哲学家都能够进餐。
### 回答2:
哲学家进餐问题是一个著名的同步问题,其利用了进程间通信和互斥访问的概念。在这个问题中,每个哲学家需要等待其他哲学家放下筷子之后才能进餐,但是如果每个哲学家都试图等待其左右两边的筷子时,就会导致死锁现象的发生。
为了避免死锁的发生,我们可以采用试用记录型信号量的方法来解决哲学家进餐问题。这种信号量可以在尝试获取资源时不阻塞线程,而是将线程置于等待池中,保证资源的公平性与不发生饥饿现象。
具体地,我们可以定义五个哲学家以及五个筷子,每个哲学家采取两个试用记录型信号量来表示左右两只筷子,同时还需要一份信号量来限制最多只有4个哲学家同时进餐。
伪代码如下:
// 定义五个试用记录型信号量
sem chopstick[5];
// 定义信号量来限制最多只有4个哲学家同时进餐
sem limit = 4;
// 定义哲学家进程
void philosopher(int i) {
while (true) {
// 等待最多4个哲学家同时进餐
P(limit);
// 尝试获取左手边的筷子
if (try_wait(chopstick[i])) {
// 尝试获取右手边的筷子
if (try_wait(chopstick[(i+1)%5])) {
// 如果成功拿到两只筷子,则进行进餐
eat(i);
// 释放左手边的筷子
signal(chopstick[i]);
// 释放右手边的筷子
signal(chopstick[(i+1)%5]);
// 释放一个进餐限制信号量
V(limit);
} else {
// 如果没能拿到右手边的筷子,则释放左手边的筷子
signal(chopstick[i]);
}
} else {
// 如果没能拿到左手边的筷子,则不进行任何操作
}
// 沉睡随机时间,然后思考问题
Think();
}
}
在这个算法中,我们采用了两个“尝试获取”函数用于尝试获取哲学家需要的左右两只筷子,如果一开始没有成功获取左手边的筷子,那么就不进行任何操作;如果成功获取了左手边的筷子,但没有成功获取右手边的筷子,则需要将左手边的筷子释放,等待下一次进餐机会。同时,我们还设置了一个进餐限制信号量来限制最多只能有4个哲学家同时进餐,避免系统资源的浪费。
使用试用记录型信号量可以有效地避免死锁问题的出现。因为每一个哲学家在尝试获取筷子的时候都不会阻塞线程,而是在试图获取资源时进入等待池,等待其他哲学家释放资源。如果资源不可用,则直接释放资源,避免了互相等待,导致死锁问题的出现。这样,我们就成功地解决了哲学家进餐问题,使其能够更加高效地运行。
### 回答3:
哲学家进餐问题是经典的并发控制问题,旨在解决在资源竞争条件下的进程死锁(Deadlock)问题。该问题描述五个哲学家坐在一个圆形桌子上,桌子中间有一个大碗饭和五支筷子。每个哲学家在自己的左右各放一支筷子,为了进餐,需要同时拿到自己左右两支筷子的那个哲学家才能进餐,当对于每个哲学家都只有右边的筷子可用时,就会发生死锁。
解决这个问题的方法之一是使用记录型信号量。记录型信号量是一种信号量的变体,在原有的信号量基础上增加了记录当前被锁定的进程的功能。
下面是使用记录型信号量实现哲学家进餐问题的算法:
定义五个记录型信号量 Forks [0..4],初始值都为 1,表示每个哲学家最开始都有一支可用的筷子。
定义互斥信号量 mutex,初始值为 1,表示只能有一个哲学家同时拿起筷子,防止竞争条件。
每个哲学家持续地进行如下操作:
1. 等待 mutex 信号量。
2. 等待左侧的叉子 Forks[i]。
3. 等待右侧的叉子 Forks[(i+1) mod 5]。
4. 记录此时 Forks[i] 和 Forks[(i+1) mod 5] 被自己占用。
5. 释放 mutex 信号量,开始进餐。
6. 进餐结束后,释放 Forks[i] 和 Forks[(i+1) mod 5]。
这个算法不会发生死锁的原因是,当某个哲学家只能拿到一支左边或右边的筷子时,它会释放已经占用的筷子,放回 Forks[i] 或 Forks[(i+1) mod 5],让其他哲学家可以继续拿到叉子进餐。此时,该哲学家会在下一次等待时重新竞争两只叉子,保证了进餐的公平,不会导致死锁。