1.实验目的：
银行家算法是由Dijkstra设计的最具有代表性的避免死锁的算法。本实验通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，进一步深入理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法。
先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求的是不大于需要的，是否不大于可利用的。
若请求合法，则进行试分配。最后对试分配后的状态调用安全性检查算法进行安全性检查。
若安全，则分配，否则，不分配，恢复原来状态，拒绝申请。
4.主要数据结构1. 银行家算法bank()函数
Requesti：进程Pi的请求向量。 0<=j<=m-1
(1)若Requesti[j] ≤Need[i,j]，转向(2)，否则出错。(2)若 Requesti[j] ≤Available[j]，转向(3)，否则等待。
(3)系统试探着把资源分配给进程Pi，修改下面内容：Available[j]= Available[j] – Requesti[j];
Allocation[i,j]= Allocation[i,j]+ Requesti[j];
Need[i,j]= Need[i,j]–Requesti[j];
(4)试分配后，执行安全性算法，检查此次分配后系统是否处于安全状态。若安全，才正式分配；否则，此次试探性分配作废，进程Pi等待。2. 安全性算法safe()函数
(1)初始化：设置两个向量Work(1×m)和Finish(1×n)
Work– 系统可提供给进程继续运行所需各类资源数，初态赋值AvailableFinish– 系统是否有足够资源分配给进程，初值false.
(2)从进程集合中满足下面条件进程：
Finish[i]= false; Need[i,j]≤Work[j];
若找到，执行(3)，否则，执行(4)。
(3)进程Pi获得资源，可顺利执行，完成释放所分配的资源。
Work[j]= Work[j]+Allocation[i,j]; Finish[i] = true; go to (2).
(4)若所有进程Finish[i]= true，表示系统处于安全状态，否则处于不安全状态。
6.程序结构程序共有以下五个部分：
程序：
#include<iostream>
#include<cstring>
#define False 0
#define True 1
using namespace std;
/********
主要数据结构
********/
int N=50;//进程的最大数
int M=100;//资源的最大数
char NAME[100]={0};//资源的名称
int Avaliable[100]={0};//可用资源矩阵
int Max[50][100]={0};//最大需求矩阵
intAllocation[50][100]={0};//系统已分配矩阵
int Need[50][100]={0};//还需要资源矩阵
int Request[100]={0};//请求资源向量
int Security[50]={0};//存放安全序列
int Work[100]={0};//存放系统可提供资源
int Finish[50]={0};
/********
初始化数据：输入进程数量、资源种类、
各种资源可利用数量、
各进程的资源已分配数量、
各进程对资源最大需求量等。
********/
void chushihua()
{
/* n为进程个数，即矩阵行数，m为资源个数，即矩阵列数。*/
int i,j,n,m;
int number,flag;
char name;//输入资源名称
cout<<"系统可用资源个数为:";
cin>>m;
M=m;
for(i=0;i<m;i++)
{
cout<<"资源"<<i<<"的名称:";
cin>>name;
NAME[i]=name;
cout<<"资源"<<name<<"的初始个数为:";
cin>>number;
Avaliable[i]=number;
}
cout<<endl;
cout<<"请输入进程的数量:";
cin>>n;
N=n;
cout<<"请输入各进程的最大需求矩阵的值("<<n<<"*"<<m<<"矩阵)[Max]:"<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<m;j++)
cin>>Max[i][j];
int temp[100]={0};
do{
flag=0;
cout<<"请输入各进程已经分配的资源量("<<n<<"*"<<m<<"矩阵)[Allocation]:"<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<m;j++){
cin>>Allocation[i][j];
if(Allocation[i][j]>Max[i][j]) flag=1;
}
if(flag==1)
cout<<"申请的资源大于最大需求量，请重新输入!";
cout<<endl;
}while(flag);
for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<m;j++){
Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];
temp[j]+=Allocation[i][j];//每种资源已分配的总量
}
for(j=0;j<m;j++)
Avaliable[j]=Avaliable[j]-temp[j];
}
/********
显示资源分配矩阵
********/
void showdata()
{
int i,j;
cout<<endl;
cout<<"*************************************************************"<<endl;
cout<<"系统目前可用的资源[Avaliable]:"<<endl;
for(i=0;i<M;i++)
cout<<NAME[i]<<" ";
cout<<endl;
for (j=0;j<M;j++)
cout<<Avaliable[j]<<"";//输出分配资源
cout<<endl;
cout<<"系统当前的资源分配情况如下："<<endl;
cout<<" Max Allocation Need"<<endl;
cout<<"进程名 ";
for(j=0;j<3;j++){
for(i=0;i<M;i++)
cout<<NAME[i]<<" ";
cout<<" ";
}
cout<<endl;
for(i=0;i<N;i++){
cout<<" P"<<i<<" ";
for(j=0;j<M;j++)
cout<<Max[i][j]<<" ";
cout<<" ";
for(j=0;j<M;j++)
cout<<Allocation[i][j]<<" ";
cout<<" ";
for(j=0;j<M;j++)
cout<<Need[i][j]<<" ";
cout<<endl;
}
}
/********
安全性算法
********/
int safe()
{
int i,j,k=0,p,all;
//重新初始化Finish
for (j=0;j<N;j++)
Finish[j]=False;
for (j=0;j<M;j++)
Work[j]=Avaliable[j];
//找安全序列
for(i=0;i<N;i++){
all=0;//借助all来判断Need中某一行的每一列是否都小于等于对应的Work的每一列
for(j=0;j<M;j++){
if (Finish[i]==False&&Need[i][j]<=Work[j]){
all++;
if(all==M){
for(p=0;p<M;p++)
Work[p]=Work[p]+Allocation[i][p];//变分配数
Finish[i]=True;
Security[k]=i;
k++;//安全序列指针后移一位
i=-1; //循环结束后执行i++,使得i=0，保证每次查找安全序列都从第一个进程开始找。
}
}
}
}
for(i=0;i<N;i++){
if(Finish[i]==False){
cout<<"系统不安全"<<endl;//不成功系统不安全
return -1;
}
}
cout<<"系统是安全的!"<<endl;//如果安全，输出成功
cout<<"存在一个安全序列:";
for(i=0;i<N;i++){//输出运行进程数组
cout<<"P"<<Security[i];
if(i<N-1) cout<<"->";
}
cout<<endl;
return 0;
}
/********
利用银行家算法对申请资源对进行试分配
********/
void bank()
{
char ch;
int i,j,k;
int allow=1;
ch='y';
cout<<"请输入请求分配资源的进程号(0-"<<N-1<<"):";
cin>>i;//输入须申请资源的进程号
cout<<"请输入进程P"<<i<<"要申请的资源个数:"<<endl;
for(j=0;j<M;j++)
{
cout<<NAME[j]<<":";
cin>>Request[j];//输入需要申请的资源
}
for (j=0;j<M;j++){
if(Request[j]>Need[i][j])//判断申请是否大于需求，若大于则出错
{
cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源大于它需要的资源";
cout<<" 分配不合理，不予分配！"<<endl;
ch='m';
break;
}
else {
if(Request[j]>Avaliable[j])//判断申请是否大于当前可分配资源，若大于则出错
{
cout<<"进程"<<i<<"申请的资源大于系统现在可利用的资源";
cout<<endl;
cout<<" 系统尚无足够资源，不予分配!"<<endl;
ch='m';
break;
}
}
}
if(ch=='y') {
//根据进程需求量变换资源
for (j=0;j<M;j++) {
Avaliable[j]=Avaliable[j]-Request[j];
Allocation[i][j]=Allocation[i][j]+Request[j];
Need[i][j]=Need[i][j]-Request[j];
}
showdata();//根据进程需求量显示变换后的资源
safe();//根据进程需求量进行银行家算法判断
//如果不安全拒绝分配
for(k=0;k<N;k++)
{
if(Finish[k]==False) {allow=0; break;}
}
if (allow ==0)
{
for (j=0;j<M;j++) {
Avaliable[j]=Avaliable[j]+Request[j];
Allocation[i][j]=Allocation[i][j]-Request[j];
Need[i][j]=Need[i][j]+Request[j];}
cout<<"应拒绝进程P"<<i<<"的申请，此次尝试分配作废";
cout<<endl;
cout<<"还原资源分配矩阵";
showdata();
}
}
}
int main()//主函数
{
char choice;
cout<<"\t---------------------------------------------------"<<endl;
cout<<"\t|| ||"<<endl;
cout<<"\t|| 实验二：银行家算法的实现 ||"<<endl;
cout<<"\t|| ||"<<endl;
cout<<"\t|| ||"<<endl;
cout<<"\t|| 在此输入个人姓名：****** ||"<<endl;
cout<<"\t|| ||"<<endl;
cout<<"\t---------------------------------------------------"<<endl;
chushihua();//初始化数据
showdata();//显示各种资源
safe();//用银行家算法判定系统是否安全
while(1){
cout<<endl;
cout<<endl;
cout<<"\t-------------------银行家算法演示------------------"<<endl;
cout<<"是否请求分配吗?是请按y/Y,否请按其它键"<<endl;
cin>>choice;
if(choice=='y'||choice=='Y')
bank();
else break;
}
}
