银行家算法-实验报告

银行家算法实验报告总结一、实验目的与背景银行家算法是一种用于避免死锁和保证系统稳定运行的算法。

通过模拟银行贷款行为的策略，银行家算法可以有效地避免系统的资源枯竭，从而保证系统的正常运行。

在本实验中，我们通过使用银行家算法对实际的系统进行模拟，验证其有效性。

二、算法原理与流程银行家算法的主要原理是：将系统中的所有资源按照类型进行分类，并对每种资源设置一个最大值和最小值，分别表示该资源的最大需求量和最小剩余量。

同时，对于每个进程，需要定义其最大需求量、已分配资源和需求量，并根据这些信息来决定是否分配资源。

具体流程如下：初始化：将所有资源的最大值和最小值进行初始化，并给每个进程分配一个唯一的标识符。

请求资源：每个进程在执行过程中，如果需要更多的资源，则向系统发送请求。

分配资源：系统根据银行家算法的原理，将资源分配给满足条件的进程。

更新资源：系统更新已分配给进程的资源，并检查是否满足每个进程的最大需求量。

重复执行：如果存在多个进程需要资源，则重复执行步骤2-4，直到所有进程都满足其最大需求量或系统中的资源不足以为更多的进程分配资源为止。

三、实验数据与结果在本实验中，我们使用了10个进程，每个进程的需求量和已分配资源均随机生成。

实验结果表明，在满足了每个进程的最大需求量后，系统中仍有剩余资源，证明了银行家算法可以有效地避免资源的浪费。

四、结果分析通过对实验结果进行分析，我们发现银行家算法可以有效地保证系统的稳定性，避免出现死锁和资源枯竭等问题。

同时，该算法需要较少的系统开销，因为只需要对每个进程的请求进行处理和更新，不需要进行额外的检查和管理。

五、性能对比分析为了进一步验证银行家算法的性能，我们将其与其他常见的资源管理算法进行了比较。

在同等条件下，与其他算法相比，银行家算法具有更高的系统吞吐量和更低的响应时间。

银行家算法在系统吞吐量和响应时间方面均优于其他常见算法，而在死锁发生率上，银行家算法则表现出了更高的稳定性。

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。

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。

银行家算法实验报告一、实验题目为了了解系统的资源分配情况，假定系统的任何一种资源在任一种资源在任意时刻只能被一个进程使用。

任何进程已经占用的资源只能由进程自己释放，而不能任由其他进程抢占。

当进程申请的资源不能满足时，必须等待。

因此，只要资源分配算法能保证进程的资源请求，且不出现循环等待，则系统不会出现死锁。

而银行家算法是避免死锁的一种重要方法。

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二、实验要求要求编写系统进行资源调度的程序，模拟进程的资源分配算法，了解死锁的产生和避免的办法。

一个是随机动态地进行资源分配的模拟程序，即只要系统当前剩余资源满足进程的当前要求，就立即将资源分配给进程，以观察死锁产生情况；一个是采用银行家算法，有效地避免死锁的产生。

要求用银行家算法和随机算法实现资源分配。

1.设计3-4个并发进程，共享系统的10个同类不可抢占的资源。

各进程动态进行资源的申请和释放。

2.用银行家算法和随机算法分别设计一个资源分配程序，运行这两个程序，观察系统运行情况，并对系统运行的每一步情况进行显示。

二、总的设计思想及语言环境、工具等1.算法设计思路银行家算法又称“资源分配拒绝”法，其基本思想是，系统中的所有进程放入进程集合，在安全状态下系统受到进程的请求后试探性的把资源分配给他，现在系统将剩下的资源和进程集合中其他进程还需要的资源数做比较，找出剩余资源能满足最大需求量的进程，从而保证进程运行完成后还回全部资源。

这时系统将该进程从进程集合中将其清除。

此时系统中的资源就更多了。

反复执行上面的步骤，最后检查进程的集合为空时就表明本次申请可行，系统处于安全状态，可以实施本次分配，否则，只要进程集合非空，系统便处于不安全状态，本次不能分配给他，请进程等待。

2.语言环境、工具计算机基本配置要求：操作系统：WIN 98/2000/XP/2003 等Windows平台内存：256MB及以上主存64KB（Memory）（以KB为单位分配）开发语言：Visual C++ 6.0四、数据结构与模块说明（功能与框图）五、源程序（指导老师验收通过）#include<string.h>#include<iostream.h>#define FALSE 0#define TRUE 1#define W 10 //最大进程数W=10#define R 20 //最大资源总数R=20int M ;int N ;int ALL_RESOURCE[W];int AVAILABLE[R]; //可利用资源向量int MAX[W][R]; //最大需求矩阵int ALLOCATION[W][R]; //分配矩阵int NEED[W][R]; //需求矩阵int Request[R]; //进程请求向量void inputdata(); //数据输入void showdata(); //数据显示void changdata(int k);//进程请求资源数据改变void restoredata(int k); //数据恢复int chksec(int s); //系统安全性的检测int chkmax(int s); //检测最大需求void bank(); //检测分配的资源是否合理void main(){ int i,j;inputdata();for(i=0;i<M;i++){ j=chksec(i);if (j==0) break;}if (i>=M)cout<<"错误提示：经安全性检查发现，系统的初始状态不安全\n"<<endl;else{ cout<<"提示：经安全性检查发现，系统的初始状态安全！"<<endl;bank();}}void inputdata(){ int i=0,j=0,p;cout<<"请输入总进程数:"<<endl;do{cin>>M;if (M>W) cout<<endl<<"总进程数超过了程序允许的最大进程数，请重新输入:"<<endl;}while (M>W);cout<<endl;cout<<"请输入资源的种类数:"<<endl;do {cin>>N;if (N>R)cout<<endl<<"资源的种类数超过了程序允许的最大资源种类数，请重新输入:"<<endl; }while (N>R);cout<<endl;cout<<"请依次输入各类资源的总数量，即设置向量all_resource:"<<endl;for(i=0;i<N;i++) cin>>ALL_RESOURCE[i];cout<<endl;cout<<"请依次输入各进程所需要的最大资源数量，即设置矩阵max:"<<endl;for (i=0;i<M;i++){for (j=0;j<N;j++){do { cin>>MAX[i][j];if (MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j])cout<<endl<<"该最大资源数量超过了声明的该资源总数,请重新输入:"<<endl; }while (MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j]);}}cout<<endl;cout<<"请依次输入各进程已经占据的各类资源数量，即设置矩阵allocation:"<<endl;for (i=0;i<M;i++){for (j=0;j<N;j++){do{ cin>>ALLOCATION[i][j];if (ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j])cout<<endl<<"已占有的资源数量超过了声明的最大资源数量,请重新输入:"<<endl;}while (ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]);}}cout<<endl;for (i=0;i<M;i++)for(j=0;j<N;j++)NEED[i][j]=MAX[i][j]-ALLOCATION[i][j];for (j=0;j<N;j++){ p=ALL_RESOURCE[j];for (i=0;i<M;i++){ p=p-ALLOCATION[i][j];AVAILABLE[j]=p;if(AVAILABLE[j]<0)AVAILABLE[j]=0;}}}void showdata(){ int i,j;cout<<"各种资源的总数量，即向量all_resource为:"<<endl;cout<<" ";for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<ALL_RESOURCE[j];cout<<endl<<endl;cout<<"当前系统中各类资源的可用数量，即向量available为:"<<endl; cout<<" ";for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<AVAILABLE[j];cout<<endl<<endl;cout<<"各进程还需要的资源数量，即矩阵need为:"<<endl<<endl;for (i=0;i<M;i++){ cout<<"进程P"<<i<<": ";for (j=0;j<N;j++)cout<<NEED[i][j]<<" ";cout<<endl;}cout<<endl;cout<<"各进程已经得到的资源量，即矩阵allocation为: "<<endl<<endl;for (i=0;i<M;i++){ cout<<"进程P"<<i<<": ";for (j=0;j<N;j++)cout<<ALLOCATION[i][j]<<" ";cout<<endl;} cout<<endl;}void changdata(int k){ int j;for (j=0;j<N;j++){AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j];ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j];NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j];}}void restoredata(int k){int j;for (j=0;j<N;j++){ AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+Request[j];ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]-Request[j];NEED[k][j]=NEED[k][j]+Request[j];}}int chksec(int s){int WORK,FINISH[W];int i,j,k=0;for(i=0;i<M;i++)FINISH[i]=FALSE;for(j=0;j<N;j++){ WORK=AVAILABLE[j];i=s;do{ if(FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK){WORK=WORK+ALLOCATION[i][j];FINISH[i]=TRUE;i=0;}else{ i++;}}while(i<M);for(i=0;i<M;i++)if(FINISH[i]==FALSE){ return 1;}} return 0;}int chkmax(int s){ int j,flag=0;for(j=0;j<N;j++){if (MAX[s][j]==ALLOCATION[s][j]){ flag=1;AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+MAX[s][j];MAX[s][j]=0;}} return flag;}c{int i=0,j=0;char flag='Y';while(flag=='Y'||flag=='y'){i=-1;while(i<0||i>=M){ cout<<"请输入需申请资源的进程号（从P0到P"<<M-1<<"，否则重新输入!）:"; cout<<"p";cin>>i;if(i<0||i>=M)cout<<"输入的进程号不存在，重新输入!"<<endl;}cout<<"请输入进程P"<<i<<"申请的资源数:"<<endl;for (j=0;j<N;j++){ cout<<" 资源"<<j<<": ";cin>>Request[j];if(Request[j]>NEED[i][j]){ cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源数大于进程P"<<i<<"还需要"<<j<<"类资源的资源量!";cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl;flag='N';break;}else{ if(Request[j]>AVAILABLE[j]){ cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源数大于系统可用"<<j<<"类资源的资源量!";cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl;flag='N';break;}}}if(flag=='Y'||flag=='y'){ changdata(i);if(chksec(i)){ cout<<endl;cout<<"该分配会导致系统不安全本次资源申请不成功，不予分配"<<endl;cout<<endl;restoredata(i);}else{ cout<<endl;cout<<"经安全性检查，系统安全，本次分配成功，且资源分配状况如下所示："<<endl;cout<<endl;showdata();if(chkmax(i)){cout<<"在资源分配成功之后，由于该进程所需的某些资源的最大需求量已经满足，"<<endl;cout<<"因此在进程结束后系统将回收这些资源！"<<endl;cout<<"在资源收回之后，各进程的资源需求和分配情况如下所示："<<endl;showdata();}}}cout<<endl;cout<<" 是否继续银行家算法演示,按'Y'或'y'键继续,按'N'或'n'键退出演示: ";cin>>flag; }}六、运行结果分析1.输入进程数、资源种类数、各类资源总数量、各进程所需要的最大资源数量、各进程所已经占据的各类资源数量2.经安全性检验，系统状态安全，进程P0申请资源3.经安全性检验，系统状态安全，进程P0获得所申请资源4.进程P3申请资源5.经安全性检验，系统状态安全，进程P3获得所申请资源6.进程P1申请资源7.经安全性检验，系统状态安全，进程P1获得所申请资源8.进程P2申请资源9.经安全性检验，系统状态安全，进程P2获得所申请资源5.进程P1申请资源6.经安全性检验，系统状态安全，进程P1获得所申请资源七、总结这次实验中我们可以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。

竭诚为您提供优质文档/双击可除银行家算法操作系统实验报告篇一：计算机操作系统银行家算法实验报告计算机操作系统实验报告一、实验名称：银行家算法二、实验目的：银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。

三、问题分析与设计：1、算法思路：先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于需要的，是否大于可利用的。

若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用安全性算法进行检查。

若安全，则分配；若不安全，则拒绝申请，恢复到原来的状态，拒绝申请。

2、银行家算法步骤：（1）如果Requesti＜or=need,则转向步骤(2)；否则，认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。

（2）如果Request＜or=Available,则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，进程必须等待。

（3）系统试探把要求的资源分配给进程pi,并修改下面数据结构中的数值：Available=Available-Request[i];Allocation=Allocation+Request;need=need-Request;(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。

3、安全性算法步骤：（1）设置两个向量①工作向量work。

它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，work=Allocation;②布尔向量Finish。

它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成，开始时先做Finish[i]=false，当有足够资源分配给进程时，令Finish[i]=true。

（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：①Finish[i]=false②need 如找到，执行步骤（3）；否则，执行步骤（4）。

（3）当进程p获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：work=work+Allocation;Finish[i]=true;转向步骤（2）。

计算机操作系统实验报告一、实验名称：银行家算法二、实验目的：银行家算法是避免死锁的一种重要办法，通过编写一种简朴的银行家算法程序，加深理解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和理解死锁和避免死锁的具体实施办法。

三、问题分析与设计：1、算法思路：先对顾客提出的请求进行正当性检查，即检查请求与否不不大于需要的，与否不不大于可运用的。

若请求正当，则进行预分派，对分派后的状态调用安全性算法进行检查。

若安全，则分派；若不安全，则回绝申请，恢复到原来的状态，回绝申请。

2、银行家算法环节：（1）如果Requesti＜or =Need,则转向环节(2)；否则，认为出错，由于它所需要的资源数已超出它所宣布的最大值。

（2）如果Request＜or=Available,则转向环节（3）；否则，表达系统中尚无足够的资源，进程必须等待。

（3）系统试探把规定的资源分派给进程Pi,并修改下面数据构造中的数值：Available=Available-Request[i];Allocation=Allocation+Request;Need=Need-Request;(4)系统执行安全性算法，检查本次资源分派后，系统与否处在安全状态。

3、安全性算法环节：（1）设立两个向量①工作向量Work。

它表达系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，Work=Allocation;②布尔向量Finish。

它表达系统与否有足够的资源分派给进程，使之运行完毕，开始时先做Finish[i]=false，当有足够资源分派给进程时，令Finish[i]=true。

（2）从进程集合中找到一种能满足下述条件的进程：①Finish[i]=false②Need<or=Work如找到，执行环节（3）；否则，执行环节（4）。

（3）当进程P 获得资源后，可顺利执行，直至完毕，并释放出分派给它的资源，故应执行：Work=Work+Allocation;Finish[i]=true;转向环节（2）。

一、实验背景在计算机系统中，资源分配和死锁问题是操作系统领域的重要研究课题。

在多进程环境下，进程之间会共享系统资源，如CPU、内存、磁盘等。

然而，当多个进程同时申请资源时，可能会出现死锁现象，导致系统瘫痪。

为了避免死锁，研究者提出了多种资源分配算法，其中最具代表性的就是银行家算法。

银行家算法最初由Edsger Dijkstra于1965年提出，旨在解决银行在贷款业务中可能出现的死锁问题。

该算法通过模拟银行家在贷款业务中的决策过程，对资源分配进行动态规划，以确保系统处于安全状态，从而避免死锁的发生。

二、实验目的本次实验旨在通过实现银行家算法，加深对资源分配、死锁和安全性概念的理解，并掌握以下内容：1. 了解资源分配的基本原理和死锁的概念。

2. 掌握银行家算法的原理和实现方法。

3. 能够运用银行家算法对系统资源进行动态分配，并确保系统处于安全状态。

4. 分析实验结果，验证银行家算法的有效性。

三、实验原理1. 资源分配资源分配是指操作系统将资源分配给进程的过程。

在多进程环境下，资源分配策略需要考虑以下因素：（1）资源的类型和数量。

（2）进程对资源的最大需求。

（3）进程当前已分配的资源。

（4）系统可利用的资源。

2. 死锁死锁是指多个进程在执行过程中，因争夺资源而相互等待，导致系统无法继续执行的现象。

产生死锁的必要条件包括：（1）互斥条件：资源不能被多个进程同时占用。

（2）请求和保持条件：进程在等待资源时，仍保持已占有的资源。

（3）不剥夺条件：进程不能被强制剥夺已占有的资源。

（4）循环等待条件：存在一个进程序列，其中每个进程都在等待前一个进程所持有的资源。

3. 安全状态安全状态是指系统可以按照某种顺序为每个进程分配资源，使得所有进程都可以顺利完成的状态。

判断系统是否处于安全状态的方法如下：（1）计算每个进程的最大需求。

（2）计算系统可利用的资源。

（3）从最大需求中减去已分配的资源，得到剩余需求。

（4）判断剩余需求是否小于等于系统可利用的资源。

银行家算法实验报告引言：在计算机科学领域，由于资源的有限性，进程资源分配问题一直备受关注。

而银行家算法被广泛应用于操作系统中，用于确保资源的安全分配。

本文旨在介绍银行家算法的原理和应用，并通过实验报告来验证该算法的有效性和可行性。

1. 银行家算法简介银行家算法是由美国学者Dijkstra提出的一种资源分配和避免死锁的算法。

其基本思想是通过银行家的原则来避免系统陷入死锁状态，保证资源分配的安全性和可行性。

银行家算法适用于具有多个进程和多个资源的并发系统中。

2. 银行家算法原理银行家算法基于两个重要的概念：安全性和可分配性。

安全性表示在系统当前状态下，是否存在一种资源分配序列可以使系统避免死锁状态。

可分配性表示系统是否能够满足进程对资源的请求。

银行家算法的实现需要以下几个关键步骤：(1) 初始化：对每个进程设置最大需求量、已分配资源量和需求资源量。

(2) 效验：判断系统当前状态下资源是否满足所有进程的需求，即判断系统是否处于安全状态。

(3) 分配：若系统处于安全状态，则根据某种资源分配策略，为进程分配资源。

(4) 请求：进程请求资源。

(5) 回收：进程释放资源。

3. 银行家算法的实验验证为了验证银行家算法的有效性和可行性，我们设置了一个简单的实验环境，模拟一个有限的资源系统，包含3个进程和3种不同类型的资源。

实验过程如下：(1) 初始化：对每个进程设置最大需求量、已分配资源量和需求资源量。

设置3个进程的最大需求量分别为{5, 4, 3}，已分配资源量分别为{1, 2, 2}，需求资源量分别为{3, 2, 0}。

(2) 效验：判断系统当前状态下资源是否满足所有进程的需求。

经过实验验证，我们发现系统当前状态下资源无法满足进程2的资源需求。

为了保证系统的安全性和避免死锁，根据银行家算法原理，我们将不满足资源需求的进程2暂停，并回滚到初始状态。

重新调整资源分配后，系统进入了安全状态。

(3) 分配：为进程1和进程3分配资源。

c语言银行家算法实验报告C语言银行家算法实验报告引言：计算机科学领域中，操作系统的资源管理是一个十分重要的课题。

在多任务处理系统中，多个进程同时竞争有限的资源，如何合理地分配和调度资源，以保证系统的稳定性和效率，是一个关键问题。

银行家算法（Banker's Algorithm）是一种经典的资源分配算法，它通过分析系统的资源状态和进程的资源需求，来判断是否能够安全地分配资源，从而避免产生死锁。

一、实验目的本次实验旨在通过C语言编程实现银行家算法，加深对资源管理和死锁问题的理解，并通过实际案例验证银行家算法的有效性。

二、实验环境本次实验使用C语言进行编程，并在Linux操作系统下进行测试。

三、实验过程1. 设计数据结构在开始编写代码之前，我们需要先设计适合的数据结构来表示系统资源和进程的状态。

在银行家算法中，我们需要记录系统中的可用资源数量、各个进程的最大需求资源数量、已分配资源数量和需要资源数量等信息。

通过定义合适的数据结构，我们可以方便地进行资源的分配和回收。

2. 实现银行家算法根据银行家算法的原理，我们可以将其分为两个步骤：安全性检查和资源分配。

在安全性检查中，我们需要判断当前系统状态下是否存在安全序列，即是否能够满足所有进程的资源需求，避免死锁的发生。

在资源分配中，我们需要根据当前系统状态和进程的资源需求，动态地分配和回收资源。

3. 编写测试用例为了验证银行家算法的正确性和有效性，我们需要编写一些测试用例。

测试用例应该包括各种不同的进程资源需求和系统资源状态，以覆盖不同情况下的资源分配和回收。

4. 运行测试用例在编写完测试用例后，我们可以运行程序，观察输出结果。

通过比较实际输出与预期结果，我们可以判断银行家算法的正确性和有效性。

四、实验结果与分析通过运行多个测试用例，我们可以得出以下结论：1. 银行家算法能够有效地避免死锁的发生。

在安全性检查过程中，如果存在安全序列，那么系统可以继续分配资源，否则需要阻塞等待。

银行家算法实验报告【实验目的】（1）根据设计题目的要求，充分地分析和理解题目，叙述系统的要求，明确程序要求实现的功能以及限制条件。

（2）明白自己需要用代码实现的功能，清楚编写每部分代码的目的，做到有的放矢，有条理不遗漏的用代码实现银行家算法。

【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≤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］-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。

三、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;② Finish: 它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。

开始时先做Finish［i］∶=false; 当有足够资源分配给进程时，再令Finish ［i］∶=true。