问题描述:一张圆桌上坐着5名哲学家,每两个哲学家之间摆上一根筷子,桌子中间是一碗米饭。哲学家们只进行思考和进餐。只有当哲学家饥饿时,才会拿起左右两根筷子(一次只拿一根),如果筷子在别人手上就需要等待,只有当同时拿到两根筷子时才可以开始进餐,进餐完毕后,放下筷子进行思考。要求避免死锁现象和饿死现象。 请在windows环境,Visual Studio平台中用c语言编写
时间: 2024-03-07 08:53:23 浏览: 152
为了避免哲学家就餐问题中的死锁现象和饿死现象,可以使用以下方法:
1. 资源分级算法:给每个筷子赋予优先级,哲学家在拿筷子时,必须先拿低优先级的筷子,然后再尝试拿高优先级的筷子。如果等待时间超过一定阈值,则放弃已经拿到的筷子,重新思考。
2. 带等待队列的信号量:使用带等待队列的信号量来实现哲学家就餐问题。每个哲学家可以拥有一个信号量,表示他当前可以就餐的次数。当哲学家想就餐时,先等待自己的信号量变为正数,然后尝试拿起左右两个筷子。如果成功拿到两个筷子,则就餐次数减1,否则等待一段时间后重新尝试。
以下是使用带等待队列的信号量的代码实现:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
#define N 5
#define LEFT (i + N - 1) % N
#define RIGHT (i + 1) % N
#define THINKING 0
#define HUNGRY 1
#define EATING 2
#define MAX_EATING_TIMES 3
int state[N]; // 每个哲学家的状态
HANDLE mutex; // 互斥锁
HANDLE s[N]; // 条件变量
int eating_times[N]; // 每个哲学家已经就餐的次数
void test(int i) {
if (state[i] == HUNGRY && state[LEFT] != EATING && state[RIGHT] != EATING) {
state[i] = EATING;
eating_times[i]++;
printf("哲学家 %d 拿到筷子开始进餐,已经就餐了 %d 次\n", i, eating_times[i]);
ReleaseSemaphore(s[i], 1, NULL);
}
}
void pickup(int i) {
WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);
state[i] = HUNGRY;
printf("哲学家 %d 饥饿了,开始思考和拿起左手边的筷子\n", i);
test(i);
ReleaseMutex(mutex);
WaitForSingleObject(s[i], INFINITE);
}
void putdown(int i) {
WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);
state[i] = THINKING;
printf("哲学家 %d 放下筷子,开始思考\n", i);
test(LEFT);
test(RIGHT);
ReleaseMutex(mutex);
}
DWORD WINAPI philosopher(LPVOID lpParam) {
int i = (int)lpParam;
while (eating_times[i] < MAX_EATING_TIMES) {
Sleep(rand() % 5000 + 1000); // 思考一段时间
pickup(i);
Sleep(rand() % 5000 + 1000); // 进餐一段时间
putdown(i);
}
return 0;
}
int main() {
int i;
HANDLE thread[N];
srand(GetTickCount());
mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
for (i = 0; i < N; i++) {
s[i] = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL);
state[i] = THINKING;
eating_times[i] = 0;
}
for (i = 0; i < N; i++) {
thread[i] = CreateThread(NULL, 0, philosopher, (LPVOID)i, 0, NULL);
if (thread[i] == NULL) {
printf("创建线程失败!\n");
return 0;
}
}
WaitForMultipleObjects(N, thread, TRUE, INFINITE);
CloseHandle(mutex);
for (i = 0; i < N; i++) {
CloseHandle(s[i]);
}
return 0;
}
```
在这个算法中,每个哲学家可以就餐的次数有限制,避免哲学家饿死。当一个哲学家想就餐时,先等待自己的信号量变为正数,这个信号量的初始值为 MAX_EATING_TIMES。如果一个哲学家就餐次数已经达到了这个限制,他就不会再去就餐,避免出现饿死现象。