银行家算法
银行家算法流程图
银行家算法流程图银行家算法是一种用于避免死锁的算法，它通过动态地分配资源，以确保系统中没有进程会永远等待资源。
下面我们将详细介绍银行家算法的流程图。
首先，银行家算法需要记录系统中每个进程的最大需求矩阵Max、已分配资源矩阵Allocation、可用资源向量Available和需求矩阵Need。
这些矩阵和向量是银行家算法的基础数据，用于判断系统是否处于安全状态。
接下来，银行家算法会初始化系统的资源分配情况，包括已分配资源矩阵Allocation和可用资源向量Available。
这些数据将作为银行家算法判断系统状态的依据。
然后，银行家算法会对每个进程的需求矩阵Need进行计算，得出每个进程尚需资源的情况。
这一步是为了确保系统在分配资源时不会超出进程的最大需求。
接着，银行家算法会按照一定的顺序遍历每个进程，检查它们的需求是否小于等于当前系统的可用资源。
如果满足条件，系统将分配资源给该进程，并更新已分配资源矩阵Allocation和可用资源向量Available。
在资源分配的过程中，银行家算法会不断地检查系统的安全状态。
如果系统处于安全状态，即所有进程都能顺利完成执行，那么银行家算法将继续分配资源。
如果系统处于不安全状态，银行家算法会拒绝分配资源，以避免死锁的发生。
最后，银行家算法会根据系统的实际情况更新已分配资源矩阵Allocation和可用资源向量Available。
这样，银行家算法就能够动态地调整资源分配，以确保系统的安全运行。
总的来说，银行家算法的流程图包括初始化系统资源、计算进程的需求、分配资源给进程、检查系统安全状态和更新资源分配情况等步骤。
通过这些步骤，银行家算法能够有效地避免死锁，保障系统的稳定运行。
银行家算法演示
银行家算法演示：
1.T0时刻的资源分配表
claim:最大资源需求矩阵；Allocation：已分配资源矩阵claim- Allocation：需求资源矩阵Available：系统中现有资源向量；currentavail：工作底稿
安全序列{}
2.P2发出的请求向量为Request1（1,0,2），按银行家算法检查：
（1）Request1（1,0,2）≤Need1（1,2,2）
（2）Request1（1,0,2）≤Available（3,3,2）
（3）所以暂时先假定系统可为P分配资源，修改资源分配情况如下表：
（4）进入安全检查：
3.P4发出的请求向量为Request4（3,3,0），按银行家算法检查：
（1）Request4（3，3，0）≤Need4（）
（2）Request4（3，3，0）≤Available（）
（3）所以暂时先假定系统可为P0分配资源，修改资源分配情况如下表：
（4）进入安全检查：
4. P0发出的请求向量为Request0（0,2,0），按银行家算法检查：
（1）Request0（0,2,0）≤Need0（7,4,3）
（2）Request0（0,2,0）≤Available（2,3,0）
（
存在一个安全序列{P0，P1，P3，P4，P2 }，系统是安全的，系统可以将资源分配给P0 。
银行家算法
操作系统银行家算法课后作业一、实验目的加深对多实例资源分配系统中死锁避免方法——银行家算法的理解，掌握Windows 环境下银行家算法的实现方法。
强调对于资源的管理、申请、比较来避免出现死锁的情况，保证系统的正常运行。
二、实验内容1.在Windows 操作系统上，利用DEVC++编写应用程序实现银行家算法。
2.创建n 个线程来申请或释放资源，只有保证系统安全，才会批准资源申请。
三、实验步骤（一）设计思路：银行家算法可分为个主要的功能模块，其描述如下：1.初始化由用户输入数据，分别对运行的进程数、总的资源种类数、总资源数、各进程所需要的最大资源数量（Max），已分配的资源数量赋值。
2.安全性检查算法(1)设置两个工作向量Work=AVAILABLE;FINISH=false;(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。
Work+=ALLOCATION;Finish=true;(4).如所有的进程Finish= true，则表示安全；否则系统不安全。
3. 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j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 [j] [i]<= NEED[j][i]，则转(2)；否则，出错。
(2).如果REQUEST [j] [i]<= AVAILABLE[j][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[j][i];ALLOCATION[j][i]+=REQUEST[j][i];NEED[j][i]-=REQUEST[j][i];用到的数据结构：实现银行家算法要有若干数据结构，它们用来表示资源分配系统的状态。
操作系统实验二：银行家算法
操作系统实验⼆：银⾏家算法实验⼆银⾏家算法⼀、实验⽬的1、了解什么是操作系统安全状态和不安全状态；2、了解如何避免系统死锁；3、理解银⾏家算法是⼀种最有代表性的避免死锁的算法，掌握其实现原理及实现过程。
⼆、实验内容根据银⾏家算法的基本思想，编写和调试⼀个实现动态资源分配的模拟程序，并能够有效避免死锁的发⽣。
三、实验原理进程申请资源时，系统通过⼀定的算法判断本次申请是否不可能产⽣死锁（处于安全状态）。
若可能产⽣死锁（处于不安全状态），则暂不进⾏本次资源分配，以避免死锁。
算法有著名的银⾏家算法。
1、什么是系统的安全状态和不安全状态？所谓安全状态，是指如果系统中存在某种进程序列＜P1，P2，…，Pn＞，系统按该序列为每个进程分配其所需要的资源，直⾄最⼤需求，则最终能使每个进程都可顺利完成，称该进程序列＜P1，P2，…，Pn，＞为安全序列。
如果不存在这样的安全序列，则称系统处于不安全状态。
2、银⾏家算法把操作系统看作是银⾏家，操作系统管理的资源相当于银⾏家管理的资⾦，进程向操作系统请求分配资源相当于⽤户向银⾏家贷款。
为保证资⾦的安全，银⾏家规定:(1) 当⼀个顾客对资⾦的最⼤需求量不超过银⾏家现有的资⾦时就可接纳该顾客;(2) 顾客可以分期贷款，但贷款的总数不能超过最⼤需求量;(3) 当银⾏家现有的资⾦不能满⾜顾客尚需的贷款数额时,对顾客的贷款可推迟⽀付,但总能使顾客在有限的时间⾥得到贷款;(4) 当顾客得到所需的全部资⾦后,⼀定能在有限的时间⾥归还所有的资⾦。
操作系统按照银⾏家制定的规则设计的银⾏家算法为：（1）进程⾸次申请资源的分配：如果系统现存资源可以满⾜该进程的最⼤需求量，则按当前的申请量分配资源，否则推迟分配。
（2）进程在执⾏中继续申请资源的分配：若该进程已占⽤的资源与本次申请的资源之和不超过对资源的最⼤需求量，且现存资源能满⾜该进程尚需的最⼤资源量，则按当前申请量分配资源，否则推迟分配。
（3）⾄少⼀个进程能完成：在任何时刻保证⾄少有⼀个进程能得到所需的全部资源⽽执⾏到结束。
简述银行家算法
简述银行家算法银行家算法，也称为银行家安全算法，是一种用于避免系统资源的死锁现象的算法。
在操作系统中，当多个进程需要同时访问同一组资源并且它们的访问不可分割时，就会产生死锁现象。
在这种情况下，所有的进程都会被阻塞，无法进行任何工作。
银行家算法通过对系统资源的分配和管理，可以避免死锁现象的发生。
它主要包括以下几个步骤：1. 初始化系统：在系统启动时，需要确定每种类型的资源的数量和可用数量，并记录每个进程需要的最大资源数和已经分配的资源数。
2. 进行资源请求：当一个进程需要资源时，会向系统发送一个资源请求。
该请求指定了进程需要的资源类型和数量。
如果系统中有足够的资源可以分配给该进程，那么分配成功并将资源分配给该进程。
3. 检查资源分配是否安全：在分配资源之前，需要检查分配后系统是否处于安全状态。
安全状态是指在分配后，所有进程都能够完成它们的工作并释放所有资源。
如果系统处于安全状态，则分配资源并通知进程可以执行它们的任务。
4. 回收资源：当进程完成任务后，会释放它所占用的所有资源并通知系统。
系统会将这些资源重新分配给其他进程。
在银行家算法中，对于每个进程，都会维护一个资源请求向量和一个安全向量。
资源请求向量包含了进程当前所需要的资源数量，安全向量包含了系统中未分配的资源数量。
当系统收到一个资源请求时，会将该请求向量加入到系统资源向量中，并检查是否存在一个安全序列，该安全序列满足所有进程都可以完成它们的任务并释放它们所占用的所有资源。
如果存在这样的安全序列，则分配资源并通知进程可以执行它们的任务；如果不存在，则拒绝资源请求并等待其他进程的资源释放。
通过使用银行家算法，可以避免系统中的死锁现象，保证所有进程都可以完成它们的任务。
这种算法被广泛应用于操作系统和其他复杂的软件系统中，是保障系统安全性的重要工具。
银行家算法基本步骤
银行家算法基本步骤引言在计算机科学中，银行家算法是一种用于避免死锁的算法。
它被广泛应用于操作系统和并发编程中。
本文将详细介绍银行家算法的基本步骤，以及其在资源分配和死锁预防方面的应用。
死锁的产生和预防什么是死锁死锁是指多个进程无法继续执行，因为每个进程都在等待其他进程所持有的资源。
这种情况下，系统无法进行任何进一步的进程调度，导致系统长时间无响应或崩溃。
死锁产生的条件死锁产生的必要条件有以下四个： 1. 互斥条件：资源只能被一个进程占有。
2. 请求和保持条件：进程已经保持了某个资源，但又请求其他进程占有的资源。
3. 不可抢占条件：已分配的资源不能被强制性地收回。
4. 循环等待条件：多个进程之间形成了环形等待资源的关系。
死锁的预防方法预防死锁的方法包括以下几种： 1. 打破互斥条件：允许多个进程同时访问资源。
2. 打破请求和保持条件：进程在申请资源时一次性申请所有所需资源。
3. 打破不可抢占条件：允许操作系统从进程中抢占资源。
4. 打破循环等待条件：对资源进行线性排序，按顺序分配。
银行家算法原理银行家算法是一种死锁预防算法。
它基于资源分配以及对进程资源请求的判断，通过控制资源的分配来预防死锁的发生。
银行家算法的基本原理是：一个进程只有在请求资源时，系统能够保证分配给该进程资源后，仍然能够满足其他进程的资源需求，才将资源分配给该进程。
银行家算法基本步骤银行家算法的基本步骤如下：1. 初始化•设置进程数目和资源数目。
•设置每个进程的最大资源需求量、已分配资源量和尚需资源量。
•设置系统可用的资源数量。
2. 运行时•接收进程的资源请求。
•判断请求的资源是否小于等于系统剩余可用资源。
•判断请求的资源是否小于等于该进程尚需资源量。
•模拟分配资源给进程，更新进程的已分配资源量和尚需资源量。
•判断分配资源后是否会导致系统进入不安全的状态。
•若分配资源后进程仍然安全，则将资源分配给进程。
•若分配资源后进程不安全，则拒绝分配资源，进程继续等待。
c++银行家算法代码
c++银行家算法代码银行家算法是一种用于避免死锁的资源分配算法，它是由艾德加·戴克斯特拉和E. W. 佩策于1965年提出的。
该算法基于银行家的思想，即银行家要避免贷款给那些不可能还款的人。
在计算机科学中，这种思想被应用于避免系统中的资源不足而导致的死锁。
以下是一个基于C++语言实现的银行家算法代码示例：```cpp#include<iostream>using namespace std;int main(){int n, m, i, j, k;cout<<'请输入进程数：'<<endl;cin>>n;cout<<'请输入资源数：'<<endl;cin>>m;int available[m];int allocation[n][m];int max[n][m];int need[n][m];int work[m];int finish[n];for(i=0;i<m;i++){cout<<'请输入第'<<i+1<<'个资源的可用数：'<<endl; cin>>available[i];work[i]=available[i];}for(i=0;i<n;i++){cout<<'请输入进程'<<i+1<<'的分配矩阵：'<<endl;for(j=0;j<m;j++){cin>>allocation[i][j];}}for(i=0;i<n;i++){cout<<'请输入进程'<<i+1<<'的最大需求矩阵：'<<endl; for(j=0;j<m;j++){cin>>max[i][j];need[i][j]=max[i][j]-allocation[i][j];}finish[i]=0;}int flag=0;for(k=0;k<n;k++){for(i=0;i<n;i++){if(finish[i]==0){int flag1=0;for(j=0;j<m;j++){if(need[i][j]>work[j]) {flag1=1;break;}}if(flag1==0){finish[i]=1;flag=1;for(j=0;j<m;j++){work[j]=work[j]+allocation[i][j]; }}}}if(flag==0){break;}}if(flag==0){cout<<'系统不安全！'<<endl;}else{cout<<'系统安全！'<<endl;}return 0;}```以上代码实现了银行家算法的核心功能，即判断系统是否安全。
银行家算法
第一章需求分析1.1编写目的在计算机系统中，涉及软件，硬件资源都可能发生死锁。
例如：系统中只有一台CD-ROM 驱动器和一台打印机，某一个进程占有了CD-ROM驱动器，又申请打印机；另一进程占有了打印机，还申请CD-ROM。
结果，两个进程都被阻塞，永远也不能自行解除。
银行家算法的编写目的就是解决死锁问题，是每一个程序运行不会收到过多的干涉，使程序运行运行更流畅。
解决实际性的问题。
1.2背景Dijkstra的银行家算法是最有代表性的避免死锁的算法，该算法由于能用于银行系统现金贷款的发放而得名。
银行家算法是在确保当前系统安全的前提下推进的。
对进程请求先进行安全性检查，来决定资源分配与否，从而确保系统的安全，有效的避免了死锁的发生。
该论文在理解和分析了银行家算法的核心思想以及状态的本质涵义的前提下，对算法的实现在总体上进行了设计，包括在对算法分模块设计，并对各个模块的算法思想通过流程图表示，分块编写代码，并进行测试，最后进行程序的测试，在设计思路上严格按照软件工程的思想执行，确保了设计和实现的可行，可信。
代码实现采用C++语言。
在多道程序系统中，虽可以借助多个进程的并发执行来改善系统的资源利用率，提高系统吞吐量，但可能发生一种危险——死锁，即多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，若无外力作用，将无法再向前推进。
如此，寻求一种避免死锁的方法便显得有为重要。
死锁的产生一般的原因有两点：竞争资源和进程间推进顺序非法。
因此，我们只需在当前的有限资源下，找到一组合法的执行顺序，便能很好的避免死锁，我们称它为安全序列。
而银行家算法起源于银行系统的发放贷款，和计1算机操作系统的资源分配完全符合，因此可以借鉴该算法的思想，设计出一种有效的算法程序，解决该问题。
1.3 任务概述运用银行家算法，避免死锁的发生。
在确保当前系统安全的前提下推进的。
对进程请求先进行安全性检查，来决定资源分配与否，从而确保系统的安全，有效的避免了死锁的发生。
避免死锁的一个著名算法
避免死锁的一个著名算法是：银行家算法。
四个条件：
1、分批向银行贷款时，申请的总额不能超过一开始申请的额度；
2、申请贷款时不能超过银行现有资金数目；
3、当银行资金不能满足顾客贷款需求时，可以推迟支付，但是肯定会让顾客在需求时间内得到贷款；
4、顾客拿到贷款后必须在规定时间内归还。
银行家算法（Banker's Algorithm）是一个避免死锁（Deadlock）的著名算法，是由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年为T.H.E系统设计的一种避免死锁产生的算法。
它以银行借贷系统的分配策略为基础，判断并保证系统的安全运行。
在银行中，客户申请贷款的数量是有限的，每个客户在第一次申请贷款时要声明完成该项目所需的最大资金量，在满足所有贷款要求时，客户应及时归还。
银行家在客户申请的贷款数量不超过自己拥有的最大值时，都应尽量满足客户的需要。
在这样的描述中，银行家就好比操作系统，资金就是资源，客户就相当于要申请资源的进程。
银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。
在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全
性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。
为实现银行家算法，系统必须设置若干数据结构。
要解释银行家算法，必须先解释操作系统安全状态和不安全状态。
安全序列是指一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，即对于每一个进程
Pi(1≤i≤n），它以后尚需要的资源量不超过系统当前剩余资源量与所有进程Pj (j < i )当前占有资源量之和。
哲学家进餐问题和银行家算法
哲学家进餐问题和银行家算法是操作系统中的经典问题，都涉及到资源分配和死锁的问题。
哲学家进餐问题是关于死锁的经典问题。
假设有五位哲学家坐在一张圆桌周围，他们轮流思考和吃饭。
吃饭的时候，他们需要使用两边的筷子。
问题是，如果哲学家们在拿起左边的筷子之前必须等待右边的筷子可用，那么有可能发生死锁。
例如，如果每个哲学家都拿起左边的筷子并等待右边的筷子，那么就会出现循环等待的情况，导致所有人都饿死，这就是死锁。
为了避免这种情况，操作系统需要一种机制来避免死锁，比如规定哲学家们必须按照固定的顺序拿起筷子等。
银行家算法是关于资源分配和避免死锁的算法。
该算法模拟了银行贷款的场景，通过检查请求是否会导致死锁来决定是否分配资源。
如果分配资源会导致死锁，算法就会拒绝该请求；否则，它就会分配资源。
银行家算法需要在操作系统中进行配置，以便动态管理资源的分配，并在需要时回收资源以避免死锁。
这两个问题的解决方法是操作系统中的重要组成部分，旨在确保系统中的多个进程或线程能够公平地共享资源，并避免出现死锁等不期望的情况。
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1 银行家算法 实验报告： 1、 画出银行家算法的程序流程图。 2
Flag=1 输入进程总数m，资源种类数n，最大需求矩阵，输入已分配资源矩阵，输出还需要的资源数，输入可以利用的资源数
Flag！=0？ 任选一个进程作为当前
Showdata
输入申请资源的进程输入申请资源的各类
Request
Request【j】>AVAILABLE[j]？ Flag=0 Changedata（j）
Chkerr（i）=0？
输入flag 结束
Flag=0 Rstordata（i）
开始 N Y
N Y Y
N 3
2、 给出实验银行家算法和安全性算法的关键代码。 #define M 100 #define N 100 struct bank{ int max[M][N]; int total[N]; int allocation[M][N]; int need[M][N]; int available[N]; int work[N]; int finish[N]; int request[N]; int temp[N]; int m; int n; int k; }b; void initialization(){ loop1: printf("**************************************/n"); printf("*****欢迎使用本程序，请按提示输入*****/n"); printf("************XX XXXXXXXXXXX************/n"); printf("**************************************/n"); int i,j; int e; printf("请输入进程数目:/n"); scanf("%d",&e); b.m=e; printf("请输入资源种类数:/n"); scanf("%d",&e); b.n=e; printf("请输入各种资源的总数:/n"); for(j=0;jscanf("%d",&e); b.total[j]=e; } printf("total/n"); for(j=0;jprintf("%d/t",b.total[j]); } printf("/n"); printf("请输入各进程所需的最大资源数\n"); for(i=0;i4
for(j=0;jscanf("%d",&e); b.max[i][j]=e; } for(i=0;ifor(j=0;jwhile(b.max[i][j]>b.total[j]) { printf("第%d个进程所需资源无法满足/n",i+1); goto loop1; }
} printf("max/n"); for(i=0;ifor(j=0;jprintf("%d/t",b.max[i][j]); } printf("/n"); } printf("/n"); printf("请输入各进程已获得的各种资源数/n"); for(i=0;ifor(j=0;jscanf("%d",&e); b.allocation[i][j]=e; } for(i=0;ifor(j=0;jwhile(b.allocation[i][j]>b.max[i][j]) { printf("第%d个进程已分配资源不合法/n",i+1); goto loop1; }
} printf("allocation/n"); for(i=0;ifor(j=0;jprintf("%d/t",b.allocation[i][j]); } printf("/n"); } 5
} void calculate(){ int i,j; for(i=0;ifor(j=0;jb.need[i][j]=b.max[i][j]-b.allocation[i][j]; } printf("need/n"); for(i=0;ifor(j=0;jprintf("%d/t",b.need[i][j]); } printf("/n"); } for(j=0;jint sum=0; for(i=0;isum=sum+b.allocation[i][j]; } b.available[j]=b.total[j]-sum; } printf("available/n"); for(j=0;jprintf("%d/t",b.available[j]); } printf("/n"); } void test() { void huishou(); int i, o = 0, p, apply; int j; int flag = 0; for(i=0;ib.finish[i]=0; } for (i = 0; i < b.n; i++) { b.work[i] = b.available[i]; } for (i = 0; i < b.m; i++) { apply = 0; for (j = 0; j < b.n; j++) { if (b.finish[i] == 0 && b.need[i][j] <= b.work[j]) { 6
apply++; if (apply == b.n) { for (p = 0; p< b.n; p++) b.work[p] = b.work[p] + b.allocation[i][p]; b.finish[i] = 1; b.temp[o] = i; i = -1; o++; flag++; } } } } for (i = 0; i < b.n; i++) { if (b.finish[i] == 0) { printf("系统不安全/n"); huishou(); break; } else { printf("系统是安全的，安全序列为："); for (i = 0; i < b.m; i++) { printf( "%d->",b.temp[i] ); } printf("/n" ); for(j=0;jif(b.allocation[b.k][j]==b.max[b.k][j]){ apply++; } if(apply==b.n){ for(j=0;jb.available[j]+=b.max[b.k][j]; } } } } }
void request(){ int j; int e; bool flag; flag = true; while (flag) 7
{ printf("请输入您的请求进程(0--%d):/n",b.m-1);
scanf("%d",&b.k); for (j=0;j{ if (b.k==j) { flag = false; break; } } if (flag) { printf("您输入的请求进程不在请求进程队列中/n/n"); } }
printf("请输入您的请求信息:/n"); for(j=0;jscanf("%d",&e); b.request[j]=e; } printf("你的请求进程： %d/n",b.k); printf("你请求的资源是: "); for(j=0;jprintf("%d/t",b.request[j]); } printf("/n"); for(j=0;jif(b.request[j]>b.available[j]&&b.request[j]>b.need[b.k][j]){ printf("资源不足！/n"); break; } else{ b.available[j]=b.available[j]-b.request[j]; b.allocation[b.k][j]=b.allocation[b.k][j]+b.request[j]; b.need[b.k][j]=b.need[b.k][j]-b.request[j]; } } } void huishou(){ int j; for(j=0;j