python实现银行家算法,矩阵
时间: 2023-06-27 16:01:46 浏览: 65
银行家算法是一种避免死锁的算法,它通过检查系统资源的当前状态来判断是否能够满足进程的资源请求,从而避免进程陷入死锁状态。在该算法中,需要维护一个资源分配矩阵和一个需求矩阵,其中资源分配矩阵记录当前系统中各个进程已分配的资源,需求矩阵则记录各个进程还需要的资源。
下面是一个简单的 Python 实现银行家算法的例子:
```python
import numpy as np
def banker_algorithm(available, max_need, allocation):
"""
银行家算法
:param available: 一维数组,表示系统中可用的各类资源数量
:param max_need: 二维数组,表示各个进程最多需要的各类资源数量
:param allocation: 二维数组,表示各个进程已分配的各类资源数量
:return: 若当前状态安全,则返回 True;否则返回 False
"""
# 计算需求矩阵
need = max_need - allocation
# 初始化工作向量
work = available.copy()
# 初始化 finish 数组
num_processes = len(max_need)
finish = np.zeros(num_processes, dtype=bool)
# 迭代直到所有进程都完成
while True:
# 找到一个未完成的进程 i,使得它的需求矩阵小于等于当前可用资源
i = np.argwhere((~finish) & np.all(need <= work, axis=1))
if len(i) == 0:
break
i = i[0][0]
# 将进程 i 占用的资源释放,并将其加入到工作向量中
work += allocation[i]
finish[i] = True
# 如果所有进程都完成了,则说明当前状态是安全的
return np.all(finish)
```
这个算法接受三个参数:`available`、`max_need` 和 `allocation`,分别表示系统中可用的各类资源数量、各个进程最多需要的各类资源数量和各个进程已分配的各类资源数量。它会计算出需求矩阵,并迭代直到所有进程都完成。如果所有进程都完成了,则说明当前状态是安全的,返回 True;否则返回 False。
下面是一个简单的测试:
```python
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]])
if banker_algorithm(available, max_need, allocation):
print("当前状态是安全的")
else:
print("当前状态不是安全的")
```
在这个测试中,系统中有 3 个 A 类资源、3 个 B 类资源和 2 个 C 类资源。我们有 5 个进程,它们的最大需求矩阵、分配矩阵和需求矩阵如下:
```
Max Need Allocation Need
P0 7 5 3 0 1 0 7 4 3
P1 3 2 2 2 0 0 1 2 2
P2 9 0 2 3 0 2 6 0 0
P3 2 2 2 2 1 1 0 1 1
P4 4 3 3 0 0 2 4 3 1
```
这个测试会输出 "当前状态是安全的",说明当前状态是安全的,没有死锁。