一、开发环境

开发平台： Visual C++6.0
开发环境： Windows XP
开发语言： C语言+API（windows应用程序编程接口）

二、进餐问题

一个圆桌上有一大碗面，5个盘子，5把筷子，5个座位上可以座5个哲学家，当哲学家就坐以后，其左右有且仅有一个筷子，每个筷子左又有且仅有一个哲学家。哲学家动作：思考，取筷（需要两个），取面，吃面。现设计一个礼仪以允许他们就餐，需要避免两个哲学家“抢”同一把筷子，又要避免饥饿和死锁。

三、系统分析

互斥解决。每一把筷子使用一个2元信号量，只有获得信号量的哲学家才能使用筷子，从而避免对筷子的“抢夺”。
死锁和饥饿解决。餐厅只允许最多4名哲学家进入，因为总有一个哲学家可以得到两把筷子，从而可以正常就餐，因此不会有死锁出现。每为哲学家就餐完毕后，立即离开，放下筷子，以便没有用餐的哲学家可以使用，这也能保证不会有饥饿的存在了。
就餐顺序随机。为了较真实地模拟现实就餐问题，哲学家每次进入餐厅的顺序总是随机的，这个随机顺序在哲学家开始进入之间通过一个函数产生（这个过程会花一定时间）。
哲学家的各种状态。
位置空闲：当哲学家没有就座的时候，该位置显示空闲状态。
思考等待：当一个哲学家进入餐厅但是没有获得餐具就餐的时候，进入思考等待状态。
就餐：哲学家获得餐具后开始就餐进入就餐状态（就餐时间8000ms）。
离开：哲学家就餐完毕就到了离开状态。
每个哲学家的就餐过程通过一个线程函数的调用来实现。

四、程序流程图

五、源代码

5.1 多线程实现

代码如下：

// 解决哲学家就餐问题
// 每个哲学家可用一个线程来模拟。
// 设有5个哲学家，5只筷子，每个哲学家吃饭时间为一个随机值，哲学家吃饭后的思考时间也是一个随机值。
#include <Windows.h>
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
/*
（1）奇数号的哲学家先拿起右边的筷子再拿起左边的筷子。（2）偶数号哲学家先拿起左边的筷子，再拿起右边的筷子。（3）如果哲学家抢到一只筷子，在抢占另一只筷子时失败，则要放弃已经抢占到的资源。（4）左右两边都抢到筷子的哲学家，吃完放后释放资源。*/
using namespace std;HANDLE chop[5];
HANDLE ph[5];
HANDLE mutex;
int nums = 0;int random()
{return rand() % 100 + 20;
}void eating(int id)
{int num = random();Sleep(num);printf("\t\t\t哲学家%d号吃了%d秒\n", id, num);
}DWORD WINAPI phthread(LPVOID param) {nums++;int id = nums;int lc = id - 1;int rc = id % 5;int times = 0;int ret1, ret2;while (true){Sleep(100);if (times >= 2)break;if (id % 2 == 0){ret1 = WaitForSingleObject(chop[lc], 0);if (ret1 == WAIT_OBJECT_0){ret2 = WaitForSingleObject(chop[rc], 0);if (ret2 == WAIT_OBJECT_0){WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);printf("哲学家%d号拿到两只筷子开始吃第%d顿饭。\n", id, times + 1);ReleaseMutex(mutex);times++;WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);eating(id);ReleaseMutex(mutex);WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);printf("\t\t\t哲学家%d号吃完两顿饭啦，放下筷子。\n", id);ReleaseMutex(mutex);ReleaseSemaphore(chop[rc], 1, NULL);}ReleaseSemaphore(chop[lc], 1, NULL);}}else{ret1 = WaitForSingleObject(chop[rc], 0);if (ret1 == WAIT_OBJECT_0){ret2 = WaitForSingleObject(chop[lc], 0);if (ret2 == WAIT_OBJECT_0){WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);printf("哲学家%d号拿到两只筷子开始吃%d顿饭。\n", id, times + 1);ReleaseMutex(mutex);times++;WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);eating(id);ReleaseMutex(mutex);WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);printf("\t\t\t哲学家%d号吃完两顿饭啦，放下筷子。\n", id);ReleaseMutex(mutex);ReleaseSemaphore(chop[lc], 1, NULL);}ReleaseSemaphore(chop[rc], 1, NULL);}}WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);ReleaseMutex(mutex);}printf("=======哲学家%d吃饱了然后离开了。=======\n", id);return 0;
}int main()
{srand((unsigned)time(0));mutex = CreateMutex(NULL, false, NULL);for (int i = 0; i < 5; ++i){chop[i] = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL);}for (int i = 0; i < 5; ++i){int j = i + 1;ph[i] = CreateThread(NULL, 0, phthread, NULL, 0, NULL);}Sleep(10000);  // 释放句柄for (int i = 0; i < 5; ++i){CloseHandle(ph[i]);CloseHandle(chop[i]);}CloseHandle(mutex);Sleep(500);system("pause");return 0;
}

运行结果为：

5.2 C语言模拟

代码如下（不太好）：

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<string>
#include<time.h>
#include<windows.h>using namespace std;int l = 0;
int w = 0;                 //阻塞的进程个数，用来实现最多有四个哲学家同时拿筷子，避免死锁。
int s[5] = { 1,1,1,1,1 };  //筷子的信号量
int come_order[5] = { 0,0,0,0,0 }; // 就餐顺序
int wake[5] = { 0,0,0,0,0 };       // 阻塞唤醒顺序
int *q = wake;
int p(int*);
int v(int*);
int pro(int);//执行
int p(int *i)//p操作
{*i -= 1;if (*i < 0){w++;return 1;}else return 0;
}int v(int *i)
{*i += 1;if (*i <= 0) return 1;else return 0;}void eat(int i)
{cout << "第" << i << "位哲学家正在吃饭。" << endl;Sleep(3000);
}int pro(int i)
{if (p(&s[i - 1])){cout << "第" << i << "位哲学家请等待...." << endl;return 1;}if (p(&s[i])){cout << "第" << i << "位哲学家请等待...." << endl;return 1;}eat(i);if (v(&s[i])) *(q + i) = 1;if (v(&s[i - 1])) *(q + i) = 1;cout << "第" << i << "位哲学家吃饱离开了。" << endl;return 0;
}int get_rand() {//产生1到5之间的整数srand((unsigned)time(NULL));int RANGE_MIN = 1;int RANGE_MAX = 6;int randn = rand() % (RANGE_MAX - RANGE_MIN) + RANGE_MIN;return randn;
}
bool if_num_exist(int num) {for (int a = 0; a < 5; a++) {if (come_order[a] == num)return true;}return false;
}
void get_rand_order()
{//产生随机的进入顺序int temp = 0;bool tmp = 1;for (int a = 0; a < 5; a++){while (tmp){temp = get_rand();if (!if_num_exist(temp)){come_order[a] = get_rand();tmp = 0;}}tmp = 1;}cout << "饥饿顺序：" << come_order[0] << " " << come_order[1] << " " << come_order[2] << " " << come_order[3] << " " << come_order[4] << endl;
}
void get_order()
{int p[5];cout << "请输入五位哲学家的状态：" << endl << "                1表示饥饿，0表示思考。" << endl << "若有两个以上的哲学家同时饥饿，优先考虑小号的。" << endl;cin >> p[0] >> p[1] >> p[2] >> p[3] >> p[4];int a = 0;for (int k = 0; k < 5; k++){if (p[k] == 1) come_order[a++] = k + 1;}
}void main()
{int c;cout << "请选择进餐顺序生成方式，0表示随机生成，1表示手动输入：" << endl;cin >> c;if (c == 0) get_rand_order();else if (c == 1)  get_order();else { cout << "error" << endl; }while (w < 3){for (int a = 0; a < 5; a++) { if (come_order[a] != 0) pro(come_order[a]); }for (int a = 0; a < 5; a++) { if (*(q + a) != 0) pro(*(q + a)); }}
}

运行结果为：

C++实现进程调度模拟程序——哲学家进餐问题相关推荐

操作系统实验三进程调度模拟程序
实验三进程调度模拟程序 ...
IPC之哲学家进餐问题
A问题: 1965年,Dijkstra提出并解决了一个他称之为哲学家进餐的同步问题. "五个哲学家围坐在一张圆桌周围,每个哲学家的前面都有一份通心面,由于面条很滑,必须使用2把叉子才能夹住. ...
实验三进程调度模拟程序
实验三进程调度模拟程序专业:物联网工程姓名:王鸾学号:201306104128 一. 实验目的和要求目的: 用高级语言完成一个进程调度程序,以加深对进程的概念及进程调度算法的理解. 实 ...
操作系统（四） | 经典进程的同步问题（生产者--消费者问题、哲学家进餐问题、读者--写者问题）
文章目录生产者--消费者问题分析实现哲学家进餐问题方法一:最多4人同时拿左筷子,最终保证一人能进餐方法二:同时给左右筷子解法1:AND信号量解法2:信号量保护机制方法三:让奇数先左后 ...
操作系统：哲学家进餐问题
哲学家进餐问题五个哲学家围着一张圆桌,每个哲学家面前放着食物.哲学家的生活有两种交替活动:吃饭以及思考.当一个哲学家吃饭时,需要先拿起自己左右两边的两根筷子,并且一次只能拿起一根筷子. 下面是一种错 ...
2.3.6 操作系统之进程同步与互斥经典问题（生产者-消费者问题、多生产者-多消费者问题、吸烟者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题）
文章目录 0.前言 1.生产者-消费者问题 (1)问题描述 (2)问题分析 (3)如何实现? (4)实现互斥的P操作一定要在实现同步的P操作之后 (5)知识回顾与重要考点 2.多生产者-多消费者问题 ...
操作系统：经典进程同步问题之生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题
在进程同步中,经典的同步问题有:生产者-消费者问题.读者-写者问题.哲学家进餐问题. 一.生产者与消费者问题: 问题描述:使用一个缓冲区来保存物品,只有缓冲区没有满,生产者才可以放入物品:只有缓冲区不 ...
实验三进程调度模拟程序2.0
实验三进程调度模拟程序2.0 一.实验目 ...
操作系统之进程管理：15、哲学家进餐问题
15.哲学家进餐问题问题描述解题思路解决死锁的策略方案一与方案二方案三注问题描述解题思路 1.因为需要左手和右手俩只筷子,所以可以直接拿哪只就对哪只上锁问题:这样的话当每个人都拿走左 ...

C++实现进程调度模拟程序——哲学家进餐问题

文章目录