银行家算法实现与安全性检查

"银行家算法是一种用于预防操作系统中死锁的策略，由艾兹格·迪杰斯特拉提出。此算法模拟银行贷款系统的运作方式，确保系统能够避免资源的无序分配导致的死锁问题。在银行家算法中，系统会预先设定每个进程的最大资源需求，并在分配资源时进行安全性检查，以保证系统始终能够满足所有进程的需求并完成它们的执行。 2.1 功能需求 银行家算法程序设计主要包括以下功能： 1. 添加进程信息：包括进程的可用资源、最大资源和已分配资源。 2. 安全性判断：检查系统当前状态是否安全，即是否存在一种顺序，使得按照这个顺序分配资源，所有进程最终都能完成。 3. 资源申请：允许进程申请额外的资源。 4. 资源分配：根据算法决定是否批准进程的资源申请，并进行分配。 5. 安全性检查：每次资源分配后，都需要重新评估系统的安全性。 2.2 数据需求 关键数据包括： - 可用资源：系统当前未被占用的资源数量。 - 最大资源：每个进程可能请求的最大资源总量。 - 已分配资源：每个进程当前已分配到的资源数量。 - 申请资源数：每个进程当前申请的资源数量。 3. 总体设计 程序采用模块化设计，如图1所示，包括进程管理、资源分配、安全性检查等功能模块。系统中预设五个进程（P0, P1, P2, P3, P4）和三类共享资源。初始时，为每个进程和资源类别设置好相应的数值。进程可以动态申请和释放资源，而系统依据进程申请动态分配。在分配资源后，系统会检查是否安全，如果不安全，则回滚分配，防止系统进入不安全状态。此外，程序提供显示和打印资源分配表、安全序列的功能，以及允许用户修改系统资源和进程分配。 在实际实现中，程序通过`showdata()`函数展示资源矩阵，包括系统可用资源、进程分配资源等信息。用户可以对系统进行修改，比如改变可用资源或进程的资源分配，而每次修改后都会进行安全性检查，以确保系统的稳定运行。 通过这次课程设计，学生能深入理解银行家算法如何避免死锁，并锻炼到用编程语言实现这一算法及其相关的安全性算法，这对于理解和处理操作系统中的并发控制和资源调度至关重要。"