银行家算法详解与数据结构

"银行家算法是一种用于预防操作系统中死锁的经典策略，其核心是通过预判和管理资源分配来确保系统的安全性。数据结构包括可利用资源向量Available、最大需求矩阵Max、分配矩阵Allocation和需求矩阵Need。算法分为两部分：银行家算法（扫描）和安全性算法。" 在操作系统中，银行家算法主要关注的是如何避免系统进入不安全状态，即确保所有的进程最终都能获得足够的资源完成执行，而不会导致死锁。以下是算法的详细解析： 1. **数据结构** - **可利用资源向量Available**: 表示当前系统中未分配的资源数量。 - **最大需求矩阵Max**: 每个进程可能的最大资源需求。 - **分配矩阵Allocation**: 已经分配给每个进程的资源数量。 - **需求矩阵Need**: 每个进程还需要多少资源才能完成。 2. **银行家算法（扫描）** - **步骤1**: 检查进程的资源请求(Request)是否小于其还需资源(Need)，如果是，则继续；否则，进程无法执行，可能引发死锁，程序出错。 - **步骤2**: 如果请求的资源(Request)小于系统当前可用资源(Available)，则可以尝试分配；否则，进程需等待。 - **步骤3**: 系统尝试分配资源，并启动安全性算法检查。 - **步骤4**: 安全性算法检查系统是否仍能安全运行。 3. **安全性算法** - **步骤1**: 初始化两个向量，Work代表可分配的资源，Finish表示进程是否能完成。所有进程初始标记为未完成(Finish=False)。 - **步骤2**: 对于每个进程，如果它需要的资源(Need)小于Work且尚未完成，尝试分配资源。 - **步骤3**: 进程获得资源后，更新Work，标记为已完成，并检查下一个进程。 - **步骤4**: 如果所有进程都被标记为完成，系统是安全的；否则，系统不安全，需要回滚分配并重新尝试。 原代码中定义了相关的全局变量，如`MAX_PROCESS`和`MAX_COURSE`，用于表示最大进程数和资源类别数，以及各种矩阵存储资源分配信息。代码还包括了处理请求的进程和资源类别的变量，以及一个名为`COMP`的结构体，可能用于存储比较和排序过程中的值和编号。 通过运行银行家算法，操作系统可以预先判断资源分配的安全性，防止因不当分配导致的死锁，从而提高系统的稳定性和效率。然而，该算法的效率和准确性依赖于准确地预测进程的资源需求，这在实际操作中可能存在挑战。