老和尚和小和尚打水问题

问题描述

某寺庙有小和尚和老和尚若干，水缸一只，由小和尚提水入缸供老和尚饮用。水缸可容水10桶，水取自同一口水井中。水井径窄，每次仅能容纳一只水桶取水，水桶共三只。每次放入、取出的水量仅为一桶，试用PV操作写出小和尚打水、放入水缸、老和尚取水喝的过程。

问题分析

明确行为对象：小和尚、老和尚

明确临界区：

水井：小和尚之间互斥

水缸：小和尚、大和尚之间互斥

水桶：小和尚、大和尚之间互斥

明确信号量：

1.n个小和尚到水井提水时互斥，用mutex1控制

2.小和尚将水放入水缸和老和尚取水互斥，用mutex2控制

3.临界区是空闲的水桶数量，老和尚和小和尚都要用，用amount控制

4.使用full来表示水缸里有几桶水，用empty来表示水缸里还能放几桶水

算法描述

semaphore mutex1=1,mutex2=1;

semaphore amount=5,empty=30,full=0;

void LittleMonk i(i=1,2,3,,,n) ()

{

while(TRUE)

{

P(empty);

p(amount);

P(mutex1);

小和尚从井里打水；

V(mutex1);

P(mutex2);

往缸里面倒水；

V(mutex2);

V(amount);

V(full);

}

}

void BigMonk i(i=1,2,3,,,n) ()

{

while(TRUE)

{

P(full);

P(amount);

P(mutex2);

从缸里面取水使用；

V(mutex2);

V(amount);

V(empty);

}

}

void mian()

{

cobegin

young monk i(i=1,2,3,,,n) ();

old monk i(i=1,2,3,,,n) ();

coend

}

代码实现

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define P sem_wait

#define V sem_post

#define mutex1 &muteX1

#define mutex2 &muteX2

#define amount &Amount

#define empty &Empty

#define full &Full

#define N 10

sem_t muteX1,muteX2;

sem_t Amount,Empty,Full;

int littleMonkCount= 0;

int BigMonkCount = 0;

int fullcount = 0;

int sum=50;

void* LittleMonk(void *p)

{

while(sum)

{

sum--;

P(empty); //小和尚打水先要看看水缸里是否满了，没满才能够打水,可以打水的容量-1，毕竟这位小和尚去打了

littleMonkCount++;

P(amount); //想打水可还不行，还要看看有没有打水桶可以用，抢到了水桶就可以继续打水，可用水桶-1

P(mutex1); //小和尚拿着桶到了水井，如果没有其他的小和尚在打水，这位勤快的小和尚才能打水

/** 小和尚在井边提水 **/

printf("第%d个小和尚在水井提水\n",littleMonkCount);

/** 小和尚在井边提水 **/

V(mutex1); //小和尚打完水后释放资源，以便给下一个小和尚继续打水

P(mutex2); //小和尚回到水缸旁等待倒水，如果此时没有其他小和尚倒水和大和尚取水，这位勤快的小和尚即可倒水

/** 小和尚在水缸旁提水 **/

printf("水缸已有%d桶水，第%d个小和尚在水缸旁倒水\n",fullcount,littleMonkCount);

fullcount++;

/** 小和尚在水缸旁提水 **/

V(mutex2); //小和尚倒完水后走开，以便给下一个和尚打水或提水

V(amount); //这位勤奋的小和尚完成了他的任务，放下了他的水桶，可用水桶+1

littleMonkCount--;

V(full); //多亏了这位勤快的小和尚，水缸里又多了一桶水

}

}

void* BigMonk(void *p)

{

int myFull;

while(sum)

{

sum--;

P(full); //大和尚瞧了瞧水缸里，如果有水，就去找水桶准备打水，没有则在旁边等候，这时候相当于老和尚已经预定了这桶水

BigMonkCount++;

P(amount); //大和尚看到有水了赶紧去抢水桶，抢不到又得等，抢到了接着急冲冲跑向水缸

P(mutex2); //跑到了水缸旁，看到有人有和尚在使用水缸则等待，没有和尚在使用则开始打水

/** 大和尚在水缸旁提水 **/

printf(" 水缸已有%d桶水，第%d个大和尚在水缸旁提水\n",fullcount,BigMonkCount);

fullcount--;

/** 大和尚在水缸旁提水 **/

V(mutex2); //大和尚提完水后离去，以便给下一个和尚使用水缸

V(amount); //不要忘了放水桶给下一个和尚用

BigMonkCount--;

V(empty); //可以打水的数量+1

}

}

int main()

{

int i,j;

/** 初始化资源个数 **/

sem_init(mutex1, 0, 1); //互斥锁默认为1

sem_init(mutex2,0,1); //互斥锁默认为1

sem_init(amount,0,3); //开始时有3个水桶供使用

sem_init(full,0,0); //开始时水缸里没有水，设置为0

sem_init(empty,0,10); //开始时水缸里最多能装10桶水，设置为10

/** 创建多个大和尚进程 **/

for(i=1;i<=4;i++){

pthread_t i;

pthread_create(&i, NULL,BigMonk, NULL);

}

/** 创建多个小和尚进程 **/

for(j=1;j<=10;j++){

pthread_t j;

pthread_create(&j, NULL,LittleMonk, NULL);

}

/**观察结果后关闭进程**/

getchar();

pthread_exit(0);

return 0;

}

运行结果