某车站售票厅，任何时刻最多可容纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在外面等待。若把一个购票者看作一个进程，请回答下列问题。 （1）用PV操作管理这些并发进程时，应怎样定义信号量，写出信号量的初值以及信号量各种取值的含义。 （2）根据所定义的信号量，利用PV操作写出能正确并发执行的进程。

1. 可以定义一个二元信号量，初值为 20，分别表示售票厅中还能容纳多少人和等待进入售票厅的人数。其中，信号量取值的含义如下：

- 信号量为 2，表示售票厅中还能容纳 20 名购票者，等待进入售票厅的人数为 0。
- 信号量为 1，表示售票厅已经满员，等待进入售票厅的人数为 1。
- 信号量为 0，表示售票厅已经满员，等待进入售票厅的人数为 2 或更多。

2. 可以编写两个进程：购票进程和离开进程。其中，购票进程可以通过 P 操作尝试进入售票厅，如果售票厅已经满员，则需要等待；离开进程可以通过 V 操作离开售票厅，如果售票厅中没有人，则无法离开。

购票进程的代码如下：

P(semaphore)
// 进入售票厅购票
V(semaphore)

离开进程的代码如下：

P(semaphore)
// 离开售票厅
V(semaphore)

由于信号量的初值为 20，因此前 20 个购票进程可以直接进入售票厅购票，后续的购票进程需要等待。当售票厅中有人离开时，等待进入售票厅的人可以通过 P 操作进入售票厅购票。在进入和离开售票厅时，需要使用 P 和 V 操作来实现互斥。

相关问题

4.某车站售票厅，任何时刻最多可容纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在外面等待。若把一个购票者看作一个进程，请回答下列问题。 (1)用PV操作管理这些并发进程时，应怎样定义信号量，写出信号量的初值以及信号量各种取值的含义。 (2)根据所定义的信号量，利用PV操作写出能正确并发执行的进程。

(1) 用PV操作管理这些并发进程时，可以定义两个信号量：mutex和tickets。

- mutex：初始值为1，表示售票厅的互斥信号量。当一个购票者进入售票厅时，需要先获取mutex信号量的许可，进入售票厅进行购票，购票完成后再释放mutex信号量的许可，以便其他购票者进入售票厅。
- tickets：初始值为20，表示售票厅的剩余票数。当一个购票者进入售票厅时，需要判断剩余票数是否大于0，如果大于0，则剩余票数减1，购票成功；如果等于0，则需要等待其他购票者购买完成后再进入售票厅。

(2) 根据所定义的信号量，可以写出以下代码来并发执行购票进程：

// 定义信号量
Semaphore mutex = new Semaphore(1); // 互斥信号量
Semaphore tickets = new Semaphore(20); // 剩余票数

// 购票进程
public void purchaseTicket() {
    while (true) {
        // 等待剩余票数信号量的许可
        tickets.acquire();
        
        // 等待互斥信号量的许可
        mutex.acquire();
        
        // 在售票厅内进行购票操作
        System.out.println("进入售票厅购票");
        
        // 释放互斥信号量的许可
        mutex.release();
        
        // 购票完成，释放剩余票数信号量的许可
        tickets.release();
        
        // 离开售票厅
        System.out.println("离开售票厅");
    }
}

该代码中，当购票者进入售票厅时，需要先获取剩余票数信号量的许可，判断当前是否有票可以购买。如果有票，则获取互斥信号量的许可，进入售票厅进行购票操作，购票完成后释放互斥信号量的许可和剩余票数信号量的许可，以便其他购票者进入售票厅。如果没有票

某车站售票厅，最多可容纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票者时，其厅外的购票者可立即进入，否则，需在外等待。若把一个购票者看作是一个进程，请回答下列问题： ①写出用P/V操作管理这些并发进程时，信号量的初值以及信号量的各种取值的含义； ②根据所定义的信号量，编写相应的进程同步算法，以保证进程能够正确地并发执行

① P/V操作管理这些并发进程时，信号量的初值为20，表示售票厅中最多可容纳20名购票者进入。当有购票者进入售票厅时，信号量的值减1，表示售票厅中还能容纳的购票者数量减少1；当有购票者离开售票厅时，信号量的值加1，表示售票厅中还能容纳的购票者数量增加1。当信号量的值为0时，表示售票厅中已经满员，此时等待在外的购票者需要等待。

② 进程同步算法如下：

Semaphore mutex = 1; // 互斥信号量，用于保证对临界资源的互斥访问
Semaphore empty = 20; // 空闲信号量，初始为20，表示售票厅中有20个空闲位置
Semaphore full = 0; // 满信号量，初始为0，表示售票厅中没有购票者

void seller() {
    while (true) {
        P(empty); // 等待售票厅中有空闲位置
        P(mutex); // 进入临界区，保证对售票厅的互斥访问
        // 售票厅中有空闲位置，可以进入
        // 进行售票操作
        V(mutex); // 退出临界区
        V(full); // 售票完成，售票厅中增加了一个购票者
    }
}

void buyer() {
    while (true) {
        P(full); // 等待售票厅中有购票者
        P(mutex); // 进入临界区，保证对售票厅的互斥访问
        // 进行购票操作
        V(mutex); // 退出临界区
        V(empty); // 购票完成，售票厅中增加了一个空闲位置
    }
}

以上进程同步算法中，使用了三个信号量：互斥信号量mutex、空闲信号量empty和满信号量full。卖票者进程seller在进入售票厅之前需要等待空闲信号量empty，以保证售票厅中有空闲位置。同时在进入售票厅之前需要等待互斥信号量mutex，以保证对售票厅的互斥访问，避免多个卖票者同时对同一个空闲位置进行占用。售票完成后，售票厅中的购票者数量增加1，同时需要释放一个空闲位置，即增加空闲信号量empty的值。买票者进程buyer在购票之前需要等待满信号量full，以保证售票厅中有购票者。同时在购票之前需要等待互斥信号量mutex，以保证对售票厅的互斥访问，避免多个买票者同时对同一个购票者进行购买。购票完成后，售票厅中的购票者数量减少1，同时需要释放一个购票位置，即增加空闲信号量empty的值。