【南邮操作系统实验】银行家算法Java版

这个是南邮通达的操作系统实验，实验内容相对比较简单，就是实现一下银行家算法。

我没有参考任何源码，纯属 made by myself，如果差错，欢迎指出。

import java.util.*;
/**** @author 陆振宇* @version data:2019/11/10*/
/** 进程类* 继承Comparable是为了调用Collections.shuffle()方法* 以此来乱序进程类数组*/
class Process implements Comparable<Process>{int number;         // 进程序号int[] max;            // 最大数据int[] allocation;    // 最大需求矩阵int[] need;            // 需求矩阵boolean finish = false;public Process(int number, int[] max, int[] allocation) {this.number = number;this.max = max;this.allocation = allocation;this.need = BankerAlgorithm.arrayPlus(max, allocation);}public Process(){// 空构造方法，测试用}@Overridepublic int compareTo(Process process) {/** 如何和控制对象排序已经无关紧要* 转换思路为，利用将对象矩阵* 打乱多次（>1000次）来寻找安全序列*/// 以矩阵每位数字的差的总和控制排序/*int sum = 0;for (int i = 0 ; i < process.need.length ; i++){sum += BankerAlgorithm.arrayPlus(this.need,process.need)[i];}return sum;*/// 以need矩阵的差的第一位数字控制排序return  BankerAlgorithm.arrayPlus(this.need,process.need)[0];}
}
public class BankerAlgorithm {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);/*******************获取进程数************************/System.out.print("请输入系统中有几个进程:");int processNum = scanner.nextInt();                 // 进程数Process[] processes = new Process[processNum];      // 存放进程对象的数组/*******************获取资源************************/System.out.print("请输入系统中有几类资源:");int resourceNum = scanner.nextInt();int[][] allocation = new int[processNum][resourceNum];// 二维allocation数组int[][] max = new int[processNum][resourceNum];       // 二维max数组int[] request = new int[resourceNum];                 // request数组，存放Requestint[] available = new int[resourceNum];               // available数组，存放Request/*******************获取可利用资源向量Available************************/System.out.print("请输入系统的可利用资源向量Available:");scanner.nextLine();     // 控制格式String availableStr = scanner.nextLine();String[] availableSplit = availableStr.trim().split("\\s+|,");for (int i = 0 ; i < resourceNum ; i++){available[i] = Integer.parseInt(availableSplit[i]);}/**********获取每个进程的可用资源向量Allocation***********/for (int i = 1 ; i <= processNum ; i++){System.out.print("请输入第" + i + "个进程的分配矩阵Allocation:");/*if (i == 1){scanner.nextLine();                         // 控制输入格式，存疑}*/String allocationStr = scanner.nextLine();// 正则匹配空格或逗号，分隔字符串String[] allocationSplit = allocationStr.trim().split("\\s+|,");/*原思路是使用二维矩阵逐个赋值，较为繁琐，后修改for (int j = (i-1)*resourceNum ; j < i*resourceNum ; j++){allocation[j] = Integer.parseInt(allocationSplit[j%resourceNum]);}*/for (int j = 0 ; j < resourceNum ; j++){allocation[i-1][j] = Integer.parseInt(allocationSplit[j]);}}/****************获取每个进程的最大需求矩阵Max****************/for (int i = 1 ; i <= processNum ; i++){System.out.print("请输入第" + i + "个进程的最大需求矩阵Max:");/*if (i == 1){scanner.nextLine();                         // 控制输入格式，存疑}*/String maxStr = scanner.nextLine();String[] maxSplit = maxStr.trim().split("\\s|,");   //正则匹配空格或逗号，分隔字符串/*原思路是使用二维矩阵逐个赋值，较为繁琐，后修改for (int j = (i-1)*resourceNum ; j < i*resourceNum ; j++){max[j] = Integer.parseInt(maxSplit[j%resourceNum]);}*/for (int j = 0 ; j < resourceNum ; j++){max[i-1][j] = Integer.parseInt(maxSplit[j]);}}/*********************获取请求向量request****************/System.out.print("请输入向哪个进程发出请求:");int requestNum = scanner.nextInt();System.out.print("请输入进程" + requestNum + "的请求向量:");scanner.nextLine();String requestStr = scanner.nextLine();String[] requestSplit = requestStr.trim().split("\\s+|,");for (int i = 0 ; i < request.length ; i++){request[i] = Integer.parseInt(requestSplit[i]);  // 输入的请求向量存放到 request 数组中}/***************根据上面的输入创建进程*******************/for (int i = 0 ; i < processNum ; i++){processes[i] = new Process(i+1,max[i],allocation[i]);}/********************执行银行家算法**********************/bankerAlo(processes,available,request,requestNum-1);}/** 银行家算法* 系统向某个进程申请资源* 判断是否能分配给它*/public static void bankerAlo(Process[]processes,int[]available,int[]request,int n){System.out.println("\n判断初始时刻系统是否处于安全状态:");if (!safe(processes,available)){System.out.println("初始时刻系统不处于安全状态！");System.exit(0);}/***************防止进程对象的地址传递**************/Process processRequest = null;for (int i = 0 ; i < processes.length ; i++){if (processes[i].number == n){processRequest = processes[i];}}/**************************************************/System.out.print("通过银行家算法检测能否分配资源：");if (arrayCompare(request, processRequest.need)) {// request <= Need 则进行下一步，否则错误if (arrayCompare(request, available)) { // request <= availabl 则进行下一步，否则错误available = arrayPlus(available, request);      // available = available - request
// allocation = allocation + requestprocessRequest.allocation = arrayAdd(processRequest.allocation, request);
// need = need + requestprocessRequest.need = arrayPlus(processRequest.need, request);            } else {System.out.println("尚无足够资源，当前进程仍需等待。");System.exit(0); // 程序停止}} else {System.out.println("所需要的资源数已经超过了需要的最大值。");System.exit(0);     // 程序停止}System.out.println("资源分配完成，判断系统是否处于安全状态:");safe(processes,available);}/** 安全性算法* 如何寻找出一个安全序列？* 我的思路：通过将每个进程对象存在一个对象矩阵中，* 然后将对象矩阵打乱多次（>1000次），以此来寻找* 一个满足条件的安全序列* 注：安全序列并不唯一，找到一个即不再继续运行，* 但是如果不存在，那是必定找不到的。*/private static boolean safe(Process[] processes,int[] available) {/******************************************************/int n = processes[0].allocation.length;     // 资源个数int[] work = new int[n];for (int i = 0 ; i < n ; i++){work[i] = available[i];                 // Work = Available}// System.out.println("\nWork=Available=" + Arrays.toString(work));for (Process process : processes) {process.finish = false;                  // Finish = false}/* 测试用代码System.out.println("初始状态：");System.out.print("\nNeed:\t\t");for (int i = 0 ; i < processes.length ; i++){System.out.print(Arrays.toString(processes[i].need) + " ");}System.out.print("\nMax:\t\t");for (int i = 0 ; i < processes.length ; i++){System.out.print(Arrays.toString(processes[i].max) + " ");}System.out.print("\nAllocation:\t");for (int i = 0 ; i < processes.length ; i++){System.out.print(Arrays.toString(processes[i].allocation) + " ");}System.out.println();*//*************************寻找安全序列***********************/StringBuffer safeNumber = new StringBuffer();   // 可变字符串记录安全序列int count = 0;              // 循环次数int num = processes.length; // 进程个数5while (true){if (num == 0){System.out.println("存在安全序列{" + safeNumber + "},系统是安全状态。");break;}// 如果不存在安全序列，无论寻找多少次都不可能找到// 所以循环次数越大越精准，但时间复杂度会增大if (count > 10000){System.out.println("没有找到安全序列，系统不安全！");return false;}/***************乱序对象数组***********/ArrayList<Process> processList = new ArrayList<>();for (Process process1 : processes) {processList.add(process1);}// 原本的思路是正常排序，后改为乱序多次//Collections.sort(processList);/*for (Process process1 : processList) {System.out.println(Arrays.toString(process1.need));}*/Collections.shuffle(processList);   // 乱序int m = 0;for (Process process1 : processList) {processes[m] = process1;m++;}/***************************************/for (Process process : processes) {//Finish = false && need <= workif(process.finish == false && arrayCompare(process.need, work)){ work = arrayAdd(work, process.allocation);   // work = work + Allocationprocess.finish = true;if (num == 1){safeNumber.append(process.number);}else{safeNumber.append(process.number+", ");}num--;System.out.println("第" + (count+1) +  "次寻找安全序列：");System.out.println("安全序列:\t " + safeNumber);System.out.print("Need:\t\t");for (int i = 0 ; i < processes.length ; i++){System.out.print(Arrays.toString(processes[i].need) + " ");}System.out.print("\nMax:\t\t");for (int i = 0 ; i < processes.length ; i++){System.out.print(Arrays.toString(processes[i].max) + " ");}System.out.print("\nAllocation:\t");for (int i = 0 ; i < processes.length ; i++){System.out.print(Arrays.toString(processes[i].allocation) + " ");}System.out.println("\nWork:\t\t" + Arrays.toString(work));break;}}count++;}return true;}/** 矩阵相加运算，返回一个新的矩阵*/public static int[] arrayAdd(int[]a,int[]b){int n = a.length;int[] array = new int[n];for(int i = 0 ; i < array.length ; i++){array[i] = a[i] + b[i];}return array;}/** 矩阵相减运算，返回一个新的矩阵*/public static int[] arrayPlus(int[]a,int[]b){int n = a.length;int[] array = new int[n];for(int i =  0 ; i < array.length ; i++){array[i] = a[i] - b[i];}return array;}/** 矩阵比较* 矩阵A每一位都<矩阵B，则为 true* 否则为 false*/public static boolean arrayCompare(int[]a,int[]b){for(int i = 0 ; i < a.length ; i++){if(a[i] > b[i]){return false;}}return true;}
}

测试数据：

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