银行家算法模拟实验
银行家算法实验报告
银行家算法实验报告银行家算法实验报告引言：在计算机科学领域中，银行家算法是一种用于避免死锁的资源分配算法。
它是由荷兰计算机科学家艾兹赫尔·迪科斯彻在1965年提出的。
银行家算法通过合理的资源分配和安全性检查，确保系统中的进程能够安全地执行，避免了资源竞争和死锁的发生。
本篇文章将详细介绍银行家算法的原理、实验设计和结果分析。
一、银行家算法的原理银行家算法基于资源的最大需求和可用性进行资源分配。
它将系统中的资源分为若干类别，并为每个类别分配一个初始数量。
当进程请求资源时，银行家算法会检查该请求是否能够满足，如果满足则分配资源，否则将进程置于等待状态。
算法的核心思想是避免分配资源后导致系统无法满足其他进程的资源需求，从而避免死锁的发生。
二、实验设计为了验证银行家算法的有效性，我们设计了一个模拟实验。
实验中，我们创建了一个包含多个进程和资源的系统，并模拟了进程对资源的请求和释放。
每个进程都有自己的资源需求和最大需求量，系统中的资源总量也是有限的。
首先，我们初始化系统的资源数量和每个进程的最大需求量。
然后，模拟进程的请求和释放过程。
当一个进程请求资源时，银行家算法会检查该请求是否能够满足，如果满足则分配资源，否则将进程置于等待状态。
当一个进程释放资源时，系统将回收该资源并重新分配给其他进程。
实验的关键是设计合理的资源分配策略和进程请求顺序，以模拟不同的场景。
我们通过调整进程的最大需求量和资源数量，观察系统的运行情况和死锁的发生情况。
三、实验结果分析通过多次实验，我们得出了以下结论：1. 资源数量的合理分配对避免死锁非常重要。
如果资源数量过少，无法满足进程的最大需求量，系统容易发生死锁。
如果资源数量过多，系统的资源利用率低，效率低下。
因此，需要根据系统的实际需求合理分配资源数量。
2. 进程的最大需求量与资源数量的关系也是影响死锁的重要因素。
当进程的最大需求量超过系统资源数量的一半时，系统容易发生死锁。
实验1银行家算法 (1)
实验报告实验课程：操作系统学生姓名：学号：专业班级：20 级计算机科学与技术专业班2015年月日实验一银行家算法的模拟一、实验目的(1)加深了解有关资源申请、避免死锁等概念。
(2) 体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。
二、实验知识点1．死锁的相关知识。
2．银行家算法。
3．系统安全性检查。
三、实验内容1．设定系统提供资源的初始状况。
2．设定每次某个进程对各类资源的申请表示。
3．编制程序，依据银行家算法，决定其资源申请是否得到满足。
4．显示资源申请和分配时的变化情况。
四、设计理论描述本设计的目的是通过编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用适当的算法，有效地防止和避免死锁地发生。
要求如下：（1）模拟一个银行家算法；（2）初始化时让系统拥有一定的资源；（3）用键盘输入的方式申请资源；（4）如果预分配后，系统处于安全状态，则修改系统的资源分配情况；（5）如果预分配后，系统处于不安全状态，则提示不能满足请求，设计的主要内容是模拟实现动态资源分配。
同时编写和调试一个系统动态资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生。
银行家算法. 顾名思义是来源于银行的借贷业务，一定数量的本金要应多个客户的借贷周转，为了防止银行加资金无法周转而倒闭，对每一笔贷款，必须考察其是否能限期归还。
在操作系统中研究资源分配策略时也有类似问题，系统中有限的资源要供多个进程使用，必须保证得到的资源的进程能在有限的时间内归还资源，以供其他进程使用资源。
如果资源分配不得到就会发生进程循环等待资源，则进程都无法继续执行下去的死锁现象。
把一个进程需要和已占有资源的情况记录在进程控制中，假定进程控制块PCB其中“状态”有就绪态、等待态和完成态。
当进程在处于等待态时，表示系统不能满足该进程当前的资源申请。
“资源需求总量”表示进程在整个执行过程中总共要申请的资源量。
显然，每个进程的资源需求总量不能超过系统拥有的资源总数, 银行算法进行资源分配可以避免死锁。
操作系统实验六(编程模拟实现银行家算法)
实验六编程模拟实现银行家算法（综合性编程实验4学时）一. 目的要求通过对银行家算法的模拟，了解死锁概念、死锁的本质以及掌握解决死锁的方法。
二．实验任务编程模拟银行家算法中的安全性算法，系统当前状态（最大资源需求、进程已占有的资源、进程还需要的资源）以某种形式输入，程序输出是否安全和不安全的结果。
三．实验环境、设备硬件：586以上的PC系列机，主频大于166M，内存大于16MB，硬盘空闲空间大于500MB。
软件：选择一个自己熟悉的计算机操作系统（如DOS、Windows98／2000／XP、UNIX、linux等，根据各学校的条件与环境而定）和程序设计语言（如Turbo C、C语言、PASCAL语言等）。
编程语言由各位同学自己选择确定，不做统一规定。
四.实验指导模拟银行家算法中的安全性算法，系统当前状态（最大资源需求。
进程已占有的资源、进程还需要的资源）以某种形式输入，程序输出是否安全和不安全的结果。
为简单以见，以教材中的例子做为输入，实现安全性算法。
1．主要数据结构①可用资源数组work，它的长度为资源类型数2，如果work [1]= k表示当前状态下B种资源的可用个数为k个。
例：work[1]=3，表示B类资源当前空闲3台。
②分配矩阵allo(alloction)，它是一个[5,2]的矩阵，allo [3,1］= k表示第4个进程已分配k个B类型的资源数.③剩余需求矩阵need，它是一个[5,2]的矩阵，need［3，1］=k表示第4个进程还需要k个B类型的资源数.④系统拥有资源向量max，它的长度为资源类型数2，如果max [1]= k，表示系统中拥有B种资源数为k个.⑤安全状态标示数组finish，他的长度为进程个数5，用它来表示当前状态下系统是否有足够资源分配给该进程。
2．程序说明该程序对于每一种资源进行安全检验，进行检验的算法详见《操作系统》，该程序没有实现每个进程在系统安全时进行动态的分配资源，而是在静态的条件下输入系统的状态，和每个进程拥有.资源的状态，来判断系统是否安全.因此在程序中定义的request矩阵，没有起到作用.如要实规模拟动态的资源分配，在该程序的基础上稍加改动即可.五．实验源代码import java.util.*;public class os{public static void main(String args[]){int max[][]={{7,5},{3,2},{9,0},{2,2},{4,3}};int allo[][]={{0,1},{2,0},{3,0},{2,1},{0,0}};int need[][]={{7,4},{1,2},{6,0},{0,1},{4,3}};int work[]={3,3};boolean finish[]={false,false,false,false,false};int count=5;int i;while(count>0){for( i=0;i<5;i++){if(finish[i]==false&&need[i][0]<=work[0]&&need[i][1]<=work[1]){work[0]+=allo[i][0];work[1]+=allo[i][1];finish[i]=true;count--;break;}}}if(count==0)System.out.println("系统安全！");elseSystem.out.println("系统不安全!");} }。
实验二：银行家算法实验报告书
淮海工学院计算机工程学院实验报告书课程名：《操作系统原理A》题目：银行家算法班级：学号：姓名：操作系统原理实验——银行家算法实验报告1目的与要求:1）本实验目的是通过使用银行家算法实现系统资源的分配和安全性检查模拟，提高学生对操作系统资源分配功能的深刻理解，并培养学生对操作系统开发的兴趣与应用能力；2）实验前必须认真阅读和理解银行家算法的基本原理和实现方法；3）独立使用C或VC++编程语言编写银行家算法模拟程序；4）按照实验题目要求独立正确地完成实验内容（编写、调试算法程序，提交程序清单及相关实验数据与运行结果）5）于2015年5月10日以前提交本次实验报告（含电子和纸质报告，由学习委员以班为单位统一打包提交）。
2 实验内容或题目1）设计五个进程{P0，P1，P2，P3，P4}共享三类资源{A，B，C}的系统，{A，B，C}的资源总数量分别为10，5，7。
（参考书上用例）2）并行进程可动态地申请资源和释放资源（程序交互输入申请或释放资源数量），系统按各进程的申请动态地分配资源。
3）每当进程动态申请资源或释放资源时，模拟程序应能及时显示或打印各个进程在此时刻的资源分配表、系统可用资源量和安全序列等资源分配信息和安全检查信息。
4）本次实验内容（项目）的详细说明以及要求请参见实验指导书。
3 实验步骤与源程序#include<string.h>#include<stdio.h>#define M 5 //定义进程数#define N 3 //定义资源数 s#define False 0#define True 1int Max[5][3]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}}; //每个进程对每类资源的最大需求int Allocation[5][3]={{0,1,0},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}};// 系统已分配资源int Avaliable[3]={3,3,2}; //系统可利用资源int Need[5][3]={{7,4,3},{1,2,2},{6,0,0},{0,1,1},{4,3,1}};//还需要资源int Request[3];void showdata()//显示资源矩阵{int i,j;printf("系统目前可利用的资源数量:\n A,B,C\n"); printf("resouce: ");for (j=0;j<N;j++)printf("%d,",Avaliable[j]);//输出分配资源printf("\n");printf("各进程的资源需求:\n");for (i=0;i<M;i++){printf("pr%d: ",i);for (j=0;j<N;j++){printf("%d,",Max[i][j]);//输出最大需求资源数}printf("\n");}printf("各进程得到资源:\n");for (i=0;i<M;i++){printf("pr%d: ",i);for(j=0;j<N;j++)printf("%d,",Allocation[i][j]);//输出已分配资源数printf("\n");}printf("各进程还需求资源:\n");for (i=0;i<M;i++){printf("pr%d: ",i);for(j=0;j<N;j++)printf("%d,",Need[i][j]);//输出还需要资源数printf("\n");}}void release(int i)//判断是否安全，若不安全则释放第j类资源{int j;for (j=0;j<N;j++){Avaliable[j]=Avaliable[j]+Request[j];Allocation[i][j]=Allocation[i][j]-Request[j];Need[i][j]=Need[i][j]+Request[j];}}void distribute(int i)//若符合条件则对第j类资源进行分配{int j;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];}}void safeAlgorithm()//安全性算法{int Work[3],Finish[M]={0},result[M],run;/* work：表示系统可提供给进程继续运行的所需的各类资源数目finish：表示系统是否有足够的资源分配给进程result用来存放依次执行成功的线程*/int i,j,k=0,m,demand;for(i=0;i<3;i++){Work[i]=Avaliable[i]; //开始的时候work=available}for(i=0;i<M;i++){demand=0;for(j=0;j<N;j++){if (Finish[i]==False&&Need[i][j]<=Work[j]){ demand++;if(demand==3)//只有ABC三类资源都满足才把相应的线程记入数组result中{for(m=0;m<N;m++)Work[m]=Work[m]+Allocation[i][m];//重新分配第i 类线程的当前可利用资源Finish[i]=True;result[k]=i;i=-1;k++;}}elseif(Finish[i]==False){if(i==M-1){printf("系统不安全\n");//如果不成功，输出系统不安全run=False;}break;}}printf("系统资源分配成功!");//如果安全，输出成功printf("分配的序列:\n");for(i=0;i<M;i++)//输出运行进程数{printf("pr%d ",result[i]);}}void bankerAlgorithm()//利用银行家算法对申请资源对进行判定{int i,j,OK=1,run=True;printf("\n请输入第一个要求分配的资源进程号从(0 to 4):");scanf("%d",&i);//输入须申请的资源号printf("请输入进程 %d 申请的资源:\n",i);for(j=0;j<3;j++){printf("第 %d 个资源:",j+1);scanf("%d",&Request[j]);//输入需要申请的资源}for (j=0;j<N;j++){if(Request[j]>Need[i][j])//判断申请是否大于需求，若大于则出错{printf("进程%d 申请的资源大于它需要的资源",i);printf(" error!\n");OK=0;break;}else{if(Request[j]>Avaliable[j]) //判断申请是否大于当前资源，若大于则出错{printf("进程 %d 申请的资源大于当前可利用资源",i);printf(" error!\n");OK=0;break;}}}if(OK==1) //若都符合条件，则进行分配{distribute(i); //根据进程请求分配资源showdata(); //显示变换后的资源safeAlgorithm(); //通过安全算法判断该序列是否安if(run==False) //若不安全，则进行释放第I类资源release(i);}}}void main()//主函数{int choice;showdata();safeAlgorithm();do{ printf("\n输入接下来你要进行的操作1：分配资源 2:显示资源否则按任意键退出");scanf("%d",&choice);switch(choice){ case 1: bankerAlgorithm(); break;case 2: showdata(); break;default: break;}}while((choice==1)||(choice==2));}4 测试数据与实验结果（可以抓图粘贴）5 结果分析与实验体会（学生自己填写）2. 版面格式：（1）各级标题：黑体，小四，段前/段后：6磅（2）正文内容：宋体、五号，行间距1.25倍；（3）程序代码：宋体、五号，单倍行间距；（4）A4纸，上、下、左、右边距：2厘米注：蓝色字体部分为注释，正式报告中将其删除。
实验七(银行家算法的仿真)
实验七银行家算法的仿真实现1．实验目的：模拟实现银行家算法，用银行家算法实现资源分配。
2．实验内容：设计程序实现进程可动态地申请资源和释放资源。
要求程序具有显示和打印各进程的某一时刻的资源分配表和安全序列；动态分配资源后显示进程是否能够分配。
3．参考程序设计说明：参考算法的实现1）初始化由用户输入数据，分别对可利用资源向量矩阵AVAILABLE、最大需求矩阵MAX、分配矩阵ALLOCATION、需求矩阵NEED赋值。
2）银行家算法在避免死锁的方法中，所施加的限制条件较弱，有可能获得令人满意的系统性能。
在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终都处于安全状态，便可以避免发生死锁。
银行家算法的基本思想是分配资源之前,判断系统是否是安全的;若是,才分配。
它是最具有代表性的避免死锁的算法。
设进程cusneed提出请求REQUEST [i]，则银行家算法按如下规则进行判断。
(1)如果REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，则转(2)；否则，出错。
(2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[cusneed][i]，则转(3)；否则，出错。
(3)系统试探分配资源，修改相关数据：AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i];ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i];(4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。
3）安全性检查算法(1)设置两个工作向量Work=AVAILABLE;FINISH(2)从进程集合中找到一个满足下述条件的进程，FINISH==false;NEED<=Work;如找到，执行(3)；否则，执行(4)(3)设进程获得资源，可顺利执行，直至完成，从而释放资源。
操作系统实验银行家算法模拟实现(强烈推荐)
操作系统实验银行家算法模拟实现（强烈推荐）银行家算法模拟实现一．实验目的1) 理解死锁避免相关内容；2) 掌握银行家算法主要流程；3) 掌握安全性检查流程。
二．实验描述本实验主要对操作系统中的死锁预防部分的理论进行实验。
要求实验者设计一个程序，该程序可对每一次资源申请采用银行家算法进行分配。
三．实验内容1) 设计多个资源（≥3）；2) 设计多个进程（≥3）；3) 设计银行家算法相关的数据结构；4) 动态进行资源申请、分配、安全性检测并给出分配结果。
四．实验要求1) 编写程序完成实验内容；2) 画出安全性检测函数流程图；3) 小组派1人上台用PPT演讲实现过程；4) 撰写实验报告。
测试要求1) 进行Request请求，输入参数为进程号、资源号和资源数；2) 进行3次以上的Request请求；3) 至少进行1次资源数目少于可用资源数，但不安全的请求。
五．实验设备PC机1台，要求安装DOS7.1、Turbo C3.0、Windows2000。
六．实验结果七.实验思考1）针对死锁有哪些可行方案？2）死锁解除的难点是什么？八.银行家算法介绍8.1银行家算法的数据结构1) 可利用资源向量Available。
其中每个元素代表每类资源的数目。
2) 最大需求矩阵Max。
其中每个元素代表每个进程对于每类资源的最大需求量。
Max[i，j]=K表示i进程对于j类资源的最大需求量为K。
3) 分配矩阵Allocation。
其中每个元素代表每个进程已得到的每类资源的数目。
4) 需求矩阵Need。
其中每个元素代表每个进程还需要的每类资源的数目。
8.2银行家算法Request i [j]=K表示进程Pi需要K个j类资源。
1）如果Request i [j]≤Need[i , j]，便转向步骤2，否则认为出错。
2）如果Request i [j]≤Available[j]，便转向步骤3，否则表示无足够资源，Pi需等待；3）系统尝试分配资源给Pi；4）系统进行安全性检查，检查此次资源分配后，系统是否安全。
实验七 银行家算法模拟实验
实验七银行家算法模拟实验一、实验目的（1）进一步理解利用银行家算法避免死锁的问题；（2）在了解和掌握银行家算法的基础上，编写银行家算法通用程序，友好显示调试结果；（3）理解和掌握安全序列、安全性算法。
二、实验环境（1）装有Microsoft Visual Studio C++6.0专业版或企业版。
三、实验内容及原理（一）实验内容理解什么是死锁？理解利用银行家算法避免死锁的原理；会使用某种编程语言模拟实验银行家算法。
（二）实验原理1、安全状态指系统能按照某种顺序如<P1,P2,…,Pn>(称为<P1,P2,…,Pn>序列为安全序列)，为每个进程分配所需的资源，直至最大需求，使得每个进程都能顺利完成。
2、银行家算法假设在进程并发执行时进程i提出请求j类资源k个后，表示为Requesti[j]=k。
系统按下述步骤进行安全检查：（1）如果Request i[]≤Need[]则继续以下检查，否则显示需求申请超出最大需求值的错误。
（2）如果Request i[]≤Available[]则继续以下检查，否则显示系统无足够资源，Pi阻塞等待。
（3）系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：Available［j］：=Available［j］-Requesti［j］;Allocation［i,j］：=Allocation［i,j］+Requesti［j］;Need［i,j］：=Need［i,j］-Requesti［j］;（4）系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。
若安全，才正式将资源分配给进程Pi，以完成本次分配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。
3、安全性算法（1）设置两个向量：①工作向量Work：它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，它含有m 个元素，在执行安全算法开始时，Work：=Available;②Finish：它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。
银行家算法实验报告
2011-2012学年第一学期计算机操作系统实验报告专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：提交日期：实验三银行家算法模拟【开发语言及实现平台或实验环境】C++/C#Microsoft Visual Studio 6.0/ Microsoft V isual Studio .NET 2003【实验目的】（1）进一步理解利用银行家算法避免死锁的问题；（2）在了解和掌握银行家算法的基础上，编制银行家算法通用程序，将调试结果显示在计算机屏幕上，再检测和笔算的一致性。
（3）理解和掌握安全序列、安全性算法【实验要求】（1）了解和理解死锁；（2）理解利用银行家算法避免死锁的原理；（3）会使用某种编程语言。
【实验原理】一、安全状态指系统能按照某种顺序如<P1,P2,…,Pn>(称为<P1,P2,…,Pn>序列为安全序列)，为每个进程分配所需的资源，直至最大需求，使得每个进程都能顺利完成。
二、银行家算法假设在进程并发执行时进程i提出请求j类资源k个后，表示为Requesti[j]=k。
系统按下述步骤进行安全检查：（1）如果Request i≤Need i则继续以下检查，否则显示需求申请超出最大需求值的错误。
（2）如果Request i≤A vailable则继续以下检查，否则显示系统无足够资源，Pi阻塞等待。
（3）系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：A vailable［j］∶=A vailable［j］-Request i[j］;Allocation［i,j］∶=Allocation［i,j］+Request i［j］;Need［i,j］∶=Need［i,j］-Requesti［j］;（4）系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。
若安全，才正式将资源分配给进程Pi，以完成本次分配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。
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实验二
课程名称：操作系统
课程类型：必修
实验项目名称：银行家算法
实验题目：采用银行家算法避免死锁
一、实验目的
通过本次实验，使学生掌握死锁的概念和产生死锁的原因和必要条件，预防和避免死锁的方法，死锁的检测与解除。
通过本次实验，使学生加深了对死锁概念的理解和掌握，深刻领会银行家算法的实质及实现过程。
二、实验要求及实验环境
设计一个能动态检查n个资源、m个进程的系统是否安全并且能实施动态分配的程序。
（具体个数可由键盘输入）。
每一个进程可动态、随机提出申请各个资源的数量，如果系统能满足并且分配后系统仍处于安全状态，那么写出一个安全序列，表明系统是安全的；若系统不安全，那么不分配资源。
三、设计思想1
？ 不满足，等待
safe( )？ 确认，
pi 继续 F
T F T
F
图1-5安全算法（）的流程图
2．逻辑设计
用结构体数组表示m个进程，其中包括使用数组形式的线性表表示进程对各个资源需要的总资源数、对各个资源已占用的资源数，还需要的资源数。
3、物理设计
全局变量
int n,m;
struct info//进程信息
{
int claim[50];//最大占用资源数
int allocation[50];//已经占有的资源数int need[50]; //还需要的资源数
}pro[50];
int available[50];//剩余资源数
int request[50];//需求资源数量。