银行家算法详解与实现

"银行家算法是一种避免系统死锁的预防策略，主要用于管理多道程序设计环境中的资源分配。此算法模拟了银行的贷款分配过程，确保系统在任何时候都不会陷入无法解决的资源请求循环，即避免死锁的发生。提供的代码片段是C语言实现的银行家算法的简化版本，包括了对系统资源、最大需求、当前分配、还需资源的定义以及相关的操作函数。" 银行家算法的主要目标是确保系统的安全性，即系统总是能够找到一个顺序的资源分配序列，使得所有进程最终都能完成执行。以下是银行家算法的核心步骤： 1. 初始化：系统在启动时，会记录每个进程的最大资源需求（Max数组）和当前已分配的资源（Allocation数组）。同时，系统维护可用资源总量（Available数组）。 2. 请求：当进程需要更多资源时，它会声明其需求（Need数组计算得到，即Max减去Allocation）。 3. 验证安全性：当进程发出请求后，算法会检查是否可以安全地分配资源。这涉及到两个关键步骤： - 安全序列查找：寻找一个可能的完成顺序，使得按照这个顺序执行，所有进程都能获得所需的资源并完成。这通常通过工作（Work）数组来表示当前可用资源，并使用Finish数组记录进程是否可以完成。 - 循环检测：从尚未完成的进程中选择一个，如果它能完成（即满足其还需资源），则更新工作数组（Work = Work + Need[进程编号]），并将该进程标记为完成。如果所有进程都能这样找到一个安全序列，那么系统是安全的。 4. 分配资源：如果找到了安全序列，算法将分配请求的资源给进程，并更新Available和Allocation数组。 5. 拒绝请求：如果找不到安全序列，进程的资源请求将被拒绝，以防止可能导致死锁的情况发生。 在这个C语言实现中，代码定义了几个辅助函数： - `compare`：比较两个整数数组，判断第一个数组是否大于等于第二个数组。 - `add`：将两个整数数组相加。 - `subtract`：从第一个整数数组中减去第二个数组的值。 - `assign`：复制一个整数数组到另一个数组。 - `safe`：执行安全性的检查，寻找安全序列。 在`safe`函数中，首先复制Available到Work，然后遍历所有进程，尝试模拟分配资源。如果找到一个可以完成的进程，就更新Work并标记为完成。如果所有进程都完成了，那么返回true，表示系统是安全的。否则，继续寻找其他可能的完成顺序。如果遍历完所有进程都没有找到安全序列，那么系统不安全，返回false。