操作系统实验二——时间片轮转调度算法（RR算法）（新进程放队首和队尾两种C++实现）

情况介绍

基本原理

系统将所有就绪进程按照FCFS的原则，排成一个队列依次调度。
把CPU分配给队首进程，执行一个时间片（10-100ms）。
时间片用完后，系统计时器发出时钟中断，该进程将被剥夺CPU并插入就绪队列末尾。

切换时机

若时间片没有用完，进程就结束，那么立即调度就绪队列中的队首进程运行，并启动一个新的时间片。
如果在一个时间片用完时，进程尚未运行完毕，则剥夺CPU，调度程序把它送往队列的末尾。

参数公式

周转时间=作业完成时刻-作业到达时刻；

带权周转时间=周转时间/服务时间；

平均周转时间=作业周转总时间/作业个数；

平均带权周转时间=带权周转总时间/作业个数。

注意事项

时间片结束的时候，如果有新进程到来，先进队列，再将当前移到队尾
新进程进队列有两种方式，一种是进队列的队尾，一种是进队列的队首。

书上的表格是使用新进程放队首的效果，注意红框的带权周转时间应该算错了，E的带权周转时间应为3.25。

模拟草稿

进程执行情况：

队列执行情况：

具体实现

将新进程放在队列的队尾

C++代码：

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <queue>
using namespace std;
struct PCB {int id;             //进程编号 char name;           //进程名字int arrive;           //到达时间int serve;            //服务时间int finish;           //完成时刻//排序优先参考到达时间，其次是服务时间 bool operator< (const PCB &t) const{if(arrive != t.arrive) return arrive < t.arrive;return serve < t.serve;};
};
const int N = 10;  //最多10个进程
const int M = 100; //最长100个时间单位
PCB pcb_list[N];    //进程列表
vector<PCB> table[M]; //进程时刻表
queue<PCB> que;       //进程队列
int n,t,q,sjp;  //进程数，总计时，固定时间片，运转时间片
int max_time;   //最大时间
void query() {  //查询当前是否有进程到达，有则入队//将当前时刻的所有进程入队for(int i = 0; i < table[t].size(); i++)que.push(table[t][i]);
}
void run() {cout << "当前时刻\t" << "运行进程\t" << "剩余服务时间" << endl;PCB cur = pcb_list[0];  //初始化当前进程sjp = q;  //初始化时间片 for(t = 0; t <= max_time; t++) {    //跑时间 query();  //当前是否有进程到达，有则入队if(que.empty()) continue;    //如果队列空，跳过if(!sjp || !cur.serve) {   //时间片用完了 或 当前进程运行完了，则调度 sjp = q;    //恢复时间片que.pop();   //队首出队if(cur.serve) que.push(cur);  //如果当前进程没有运行完，则移到队尾else pcb_list[cur.id].finish = t;    //运行完了，设置完成时刻 if(!que.empty()) cur = que.front();   //取新的队首else continue;   //已经空了，跳过 }cout << t << "\t\t" << cur.name << "\t\t" << cur.serve << endl;   //输出当前时刻状态 sjp--,cur.serve--;   //时间片-1，当前进程服务时间-1 }
}
void set_max_time() {for(int i = 0; i < n; i++)max_time += pcb_list[i].serve;max_time+=5;//多加一点避免边界问题（删掉也没关系,程序已经很完备了）
}
int main() {printf("时间片轮转调度算法\n\n");printf("请输入进程数 时间片\n");cin >> n >> q;   //输入进程数和时间片时长printf("请输入每个进程的进程名 到达时间 服务时间\n");for(int i = 0; i < n; i++)cin >> pcb_list[i].name >> pcb_list[i].arrive >> pcb_list[i].serve;sort(pcb_list,pcb_list+n);   //对进程按到达时间排序for(int i = 0; i < n; i++) {pcb_list[i].id = i;  //给进程编号 table[pcb_list[i].arrive].push_back(pcb_list[i]);   //将进程送到时刻表 }set_max_time(); //设置最大运行时间run();    //开始运行cout << "进程名字\t" << "完成时间\t" << "周转时间\t" << "带权周转时间" << endl;for(int i = 0; i < n; i++) {int zzsj = pcb_list[i].finish-pcb_list[i].arrive;double dqzzsj = (double)zzsj / pcb_list[i].serve;printf("%c\t\t%d\t\t%d\t\t%.2lf\n",pcb_list[i].name,pcb_list[i].finish,zzsj,dqzzsj);}return 0;
}

说明：

如果不用table来记录每个时间点上的新进程，也可以query的时候遍历一遍pcb_list。

时间片为1的时候

运行效果：

与草稿纸上模拟的一致

时间片为4的时候

运行效果：

与草稿纸上模拟的一致

将新进程放在队列的队首

C++代码

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <queue>
#include <deque>
using namespace std;
struct PCB {int id;             //进程编号 char name;           //进程名字int arrive;           //到达时间int serve;            //服务时间int finish;           //完成时刻//排序优先参考到达时间，其次是服务时间 bool operator< (const PCB &t) const{if(arrive != t.arrive) return arrive < t.arrive;return serve < t.serve;};
};
const int N = 10;  //最多10个进程
const int M = 100; //最长100个时间单位
PCB pcb_list[N];    //进程列表
vector<PCB> table[M]; //进程时刻表
deque<PCB> que;       //进程队列
int n,t,q,sjp;  //进程数，总计时，固定时间片，运转时间片
int max_time;   //最大时间
void query() {  //查询当前是否有进程到达，有则入队//将当前时刻的所有进程入队for(int i = 0; i < table[t].size(); i++)que.push_front(table[t][i]);
}
void run() {cout << "当前时刻\t" << "运行进程\t" << "剩余服务时间" << endl;PCB cur = pcb_list[0];  //初始化当前进程sjp = q;  //初始化时间片 for(t = 0; t <= max_time; t++) {    //跑时间//记录队列中队首的进程deque<PCB>::iterator it;it = que.begin();query();   //当前是否有进程到达，有则入队if(que.empty()) continue;    //如果队列空，跳过if(!sjp || !cur.serve) {   //时间片用完了 或 当前进程运行完了，则调度 sjp = q;    //恢复时间片que.erase(it);   //删除之前记录的进程（相当于把那个进程出队） if(cur.serve) que.push_back(cur); //如果当前进程没有运行完，则移到队尾else pcb_list[cur.id].finish = t;    //运行完了，设置完成时刻 if(!que.empty()) cur = que.front();   //取新的队首else continue;   //已经空了，跳过 }cout << t << "\t\t" << cur.name << "\t\t" << cur.serve << endl;   //输出当前时刻状态 sjp--,cur.serve--;   //时间片-1，当前进程服务时间-1 }
}
void set_max_time() {for(int i = 0; i < n; i++) {max_time += pcb_list[i].serve;}max_time+=5;//多加一点避免边界问题（删掉也没关系,程序已经很完备了）
}
int main() {printf("时间片轮转调度算法\n\n");printf("请输入进程数 时间片\n");cin >> n >> q;   //输入进程数和时间片时长printf("请输入每个进程的进程名 到达时间 服务时间\n");for(int i = 0; i < n; i++)cin >> pcb_list[i].name >> pcb_list[i].arrive >> pcb_list[i].serve;sort(pcb_list,pcb_list+n);   //对进程按到达时间排序for(int i = 0; i < n; i++) {pcb_list[i].id = i;  //给进程编号 table[pcb_list[i].arrive].push_back(pcb_list[i]);   //将进程送到时刻表 }set_max_time(); //设置最大运行时间run();    //开始运行cout << "进程名字\t" << "完成时间\t" << "周转时间\t" << "带权周转时间" << endl;for(int i = 0; i < n; i++) {int zzsj = pcb_list[i].finish-pcb_list[i].arrive;double dqzzsj = (double)zzsj / pcb_list[i].serve;printf("%c\t\t%d\t\t%d\t\t%.2lf\n",pcb_list[i].name,pcb_list[i].finish,zzsj,dqzzsj);}return 0;
}

说明：

由于新进程要放在队首，所以要用双向队列的容器deque。
由于新进程放在队首，所以原队首容易找不到，所以要用迭代器记录一下原来队首的进程，方便把它出队。

时间片为1的时候

运行效果：

与草稿纸上模拟一致

时间片为4的时候，放队首和队尾的效果是一样的，就不重复展示了。

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参数公式

注意事项

模拟草稿

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将新进程放在队列的队尾

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