先来先服务算法、短作业优先算法、以及基于优先数的调度算法结论分析

先来先服务算法（First Come First Served，FCFS）是一种简单的调度算法，即按照任务到达的先后顺序进行调度。优点是简单易行，实现容易，缺点是无法处理短作业和长作业的混合调度，容易导致长作业占用 CPU 时间过久，降低系统的响应速度。

短作业优先算法（Shortest Job First，SJF）是一种优先调度算法，即按照任务的执行时间长度进行调度，执行时间短的任务优先执行。优点是能够最大限度地提高系统的吞吐量，缺点是容易出现“饥饿现象”，即长作业得不到调度，导致长时间等待。

基于优先数的调度算法（Priority Scheduling）是一种根据任务的优先级进行调度的算法，即优先级高的任务优先执行。优点是能够使得重要任务得到及时响应，缺点是可能出现优先级反转问题，即优先级低的任务一直无法得到执行。

综上所述，不同的调度算法各有优缺点，需要根据具体的应用场景选择合适的算法。例如，对于 CPU 资源较为紧缺的系统，可以选择短作业优先算法或者基于优先数的调度算法；对于响应时间要求较高的系统，可以选择先来先服务算法或者基于优先数的调度算法。

相关问题

用C实现先来先服务调度算法和短作业优先调度算法

先来先服务调度算法（FCFS）的实现：

#include <stdio.h>

// 进程控制块
typedef struct {
    int id;         // 进程编号
    int arrival;    // 进程到达时间
    int burst;      // 进程运行时间
} PCB;

// 进程队列
typedef struct {
    PCB p[10];      // 进程数组
    int front;      // 队首指针
    int rear;       // 队尾指针
    int size;       // 队列大小
} Queue;

// 初始化队列
void initQueue(Queue *q) {
    q->front = 0;
    q->rear = -1;
    q->size = 0;
}

// 入队
void enqueue(Queue *q, PCB pcb) {
    q->rear++;
    q->p[q->rear] = pcb;
    q->size++;
}

// 出队
PCB dequeue(Queue *q) {
    PCB pcb = q->p[q->front];
    q->front++;
    q->size--;
    return pcb;
}

// 先来先服务调度算法
void fcfs(Queue q) {
    int time = 0;   // 系统时间
    int i;
    PCB pcb;

    for (i = 0; i < q.size; i++) {
        pcb = dequeue(&q);
        // 等待时间 = 当前系统时间 - 进程到达时间
        int wait_time = time - pcb.arrival;
        // 完成时间 = 当前系统时间 + 进程运行时间
        int finish_time = time + pcb.burst;
        // 周转时间 = 完成时间 - 进程到达时间
        int turnaround_time = finish_time - pcb.arrival;
        // 打印进程信息
        printf("Process %d:\n", pcb.id);
        printf("Arrival Time: %d\n", pcb.arrival);
        printf("Burst Time: %d\n", pcb.burst);
        printf("Wait Time: %d\n", wait_time);
        printf("Finish Time: %d\n", finish_time);
        printf("Turnaround Time: %d\n", turnaround_time);
        // 更新系统时间
        time = finish_time;
    }
}

int main() {
    Queue q;
    initQueue(&q);

    PCB p1 = {1, 0, 6};
    PCB p2 = {2, 3, 2};
    PCB p3 = {3, 5, 1};

    enqueue(&q, p1);
    enqueue(&q, p2);
    enqueue(&q, p3);

    fcfs(q);

    return 0;
}

短作业优先调度算法（SJF）的实现：

#include <stdio.h>

// 进程控制块
typedef struct {
    int id;         // 进程编号
    int arrival;    // 进程到达时间
    int burst;      // 进程运行时间
} PCB;

// 进程队列
typedef struct {
    PCB p[10];      // 进程数组
    int front;      // 队首指针
    int rear;       // 队尾指针
    int size;       // 队列大小
} Queue;

// 初始化队列
void initQueue(Queue *q) {
    q->front = 0;
    q->rear = -1;
    q->size = 0;
}

// 入队
void enqueue(Queue *q, PCB pcb) {
    q->rear++;
    q->p[q->rear] = pcb;
    q->size++;
}

// 出队
PCB dequeue(Queue *q) {
    int i, j;
    PCB pcb = q->p[q->front];
    // 将队列中剩余进程按运行时间升序排序
    for (i = q->front+1; i <= q->rear; i++) {
        PCB temp = q->p[i];
        for (j = i-1; j >= q->front && temp.burst < q->p[j].burst; j--) {
            q->p[j+1] = q->p[j];
        }
        q->p[j+1] = temp;
    }
    q->front++;
    q->size--;
    return pcb;
}

// 短作业优先调度算法
void sjf(Queue q) {
    int time = 0;   // 系统时间
    int i;
    PCB pcb;

    for (i = 0; i < q.size; i++) {
        pcb = dequeue(&q);
        // 等待时间 = 当前系统时间 - 进程到达时间
        int wait_time = time - pcb.arrival;
        // 完成时间 = 当前系统时间 + 进程运行时间
        int finish_time = time + pcb.burst;
        // 周转时间 = 完成时间 - 进程到达时间
        int turnaround_time = finish_time - pcb.arrival;
        // 打印进程信息
        printf("Process %d:\n", pcb.id);
        printf("Arrival Time: %d\n", pcb.arrival);
        printf("Burst Time: %d\n", pcb.burst);
        printf("Wait Time: %d\n", wait_time);
        printf("Finish Time: %d\n", finish_time);
        printf("Turnaround Time: %d\n", turnaround_time);
        // 更新系统时间
        time = finish_time;
    }
}

int main() {
    Queue q;
    initQueue(&q);

    PCB p1 = {1, 0, 6};
    PCB p2 = {2, 3, 2};
    PCB p3 = {3, 5, 1};

    enqueue(&q, p1);
    enqueue(&q, p2);
    enqueue(&q, p3);

    sjf(q);

    return 0;
}

先来先服务和短作业优先调度算法代码

以下是先来先服务（FCFS）和短作业优先（SJF）调度算法的代码示例：

先来先服务（FCFS）调度算法：

# FCFS调度算法
def fcfs(processes):
    n = len(processes)
    # 按照到达时间进行升序排序
    processes = sorted(processes, key=lambda x: x[0])
    # 计算等待时间和周转时间
    waiting_time, turnaround_time = [0] * n, [0] * n
    for i in range(1, n):
        waiting_time[i] = waiting_time[i - 1] + processes[i - 1][1]
    for i in range(n):
        turnaround_time[i] = waiting_time[i] + processes[i][1]
    # 计算平均等待时间和平均周转时间
    avg_waiting_time = sum(waiting_time) / n
    avg_turnaround_time = sum(turnaround_time) / n
    # 返回结果
    return avg_waiting_time, avg_turnaround_time

短作业优先（SJF）调度算法：

# SJF调度算法
def sjf(processes):
    n = len(processes)
    # 按照到达时间进行升序排序
    processes = sorted(processes, key=lambda x: x[0])
    # 初始化等待时间和周转时间
    waiting_time, turnaround_time = [0] * n, [0] * n
    # 记录已经运行的时间
    run_time = 0
    # 记录已经完成的进程数
    completed = 0
    # 循环运行进程
    while completed < n:
        # 找到所有已经到达的进程
        arrived_processes = [process for process in processes if process[0] <= run_time and process[3] == 0]
        if not arrived_processes:
            # 如果当前没有进程到达，则时间加1
            run_time += 1
            continue
        # 找到运行时间最短的进程
        shortest_process = min(arrived_processes, key=lambda x: x[1])
        # 更新等待时间和周转时间
        index = processes.index(shortest_process)
        waiting_time[index] = run_time - shortest_process[0]
        turnaround_time[index] = waiting_time[index] + shortest_process[1]
        # 更新已经运行的时间和完成的进程数
        run_time += shortest_process[1]
        completed += 1
        # 标记已经完成的进程
        processes[index][3] = 1
    # 计算平均等待时间和平均周转时间
    avg_waiting_time = sum(waiting_time) / n
    avg_turnaround_time = sum(turnaround_time) / n
    # 返回结果
    return avg_waiting_time, avg_turnaround_time

以上两个算法都是使用Python语言编写的。其中，`processes`是一个列表，表示进程的信息。每个进程由四个元素组成，依次为到达时间、运行时间、优先级（如果是SJF算法，优先级为运行时间）和完成标志（0表示未完成，1表示已完成）。这两个算法的返回值都是平均等待时间和平均周转时间。