操作系统进程调度算法实验
2024-06-03 16:38:51
进程调度
- 实验目的与要求
进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求编程实现一个简单的进程调度程序。通过本实验可以加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解进程调度算法的具体实现方法。
2. 实验平台
操作系统：Windows
注：可使用自己熟悉的语言设计编程，但需在实验报告中注明编译环境以及编辑工具。
3. 实验内容和要求
①设计进程控制块PCB表结构。
②输入一组进程及其相关参数。
③编制进程一个或多个调度算法，可选调度算法有：先来先服务法、短作业优先法、优先级法。
④计算出这组进程的平均周转时间。
4.运行结果
5.运行代码
因为每一次调度算法的时候都会把链表的节点删掉，执行一次调度算法之后，进程链表就会删掉，个人的解决办法是在创建进程链表的时候复制准备多个链表，但是这样会一定程度上造成空间浪费，各位伙伴可以尝试自己优化更好的代码。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
using namespace std;
typedef struct node
{char name; //进程名int Arrive_Time; //到达时间int Serve_Time; //服务时间int Finish_Time; //完成时间int priority; //优先级struct node *next; /*pcb define*/
}*PCB;
void ProcessCreate(PCB &head) //创建进程函数
{char c;PCB p,q;head=(PCB)malloc(sizeof(node)); //申请头结点空间head->next=NULL; //刚开始头结点指向为空q=head;cout<<endl;while(1){p=(PCB)malloc(sizeof(node));cout<<"请输入进程名称：";cin>>p->name; //输入进程名称cout<<"请输入"<<p->name<<"的到达时间：";cin>>p->Arrive_Time; //输入到达时间cout<<"请输入"<<p->name<<"的所需服务时间：";cin>>p->Serve_Time; //输入服务时间cout<<"请输入"<<p->name<<"的优先级：";cin>>p->priority; //输入优先级p->Finish_Time=0; //刚开始完成时间置为空q->next=p; //连接到链表末尾q=p;q->next=NULL; //末尾指向置空cin.clear(); //清空输入缓存区cin.sync();cout<<"还有进程需要输入吗？（Y/N)";cin>>c;if(c=='n'||c=='N') //判断是否继续加入进程break;if(c=='y'||c=='Y'){
cin.clear(); //清空缓冲区
cin.sync();
}
else{
system("输入错误，请重新输入");
}}
}
void Create(PCB &head_1) {
head_1=(PCB)malloc(sizeof(node)); //申请头结点空间
head_1->next=NULL; //刚开始头结点指向为空
}
void CopyProcess(PCB &head,PCB &head_1) { //复制相同的链表
PCB temp,p;
p=head->next;
while(p!=NULL){
temp=(PCB)malloc(sizeof(node));
temp->Arrive_Time=p->Arrive_Time;
temp->Finish_Time=p->Finish_Time;
temp->name=p->name;
temp->priority=p->priority;
temp->Serve_Time=p->Serve_Time;
temp->next=head_1->next;
head_1->next=temp;
p=p->next;
}
}
void PCB_View(PCB head) //查看当前所有进程信息函数
{PCB p;p=head->next;if(p==NULL) //为空则表示没有进程，都执行完了cout<<"当前系统中没有进程!"<<endl;else{cout<<endl<<"进程 到达时间 服务时间 优先级"<<endl; //表头while(p){cout<<p->name<<"\t "<<p->Arrive_Time<<"\t "<<p->Serve_Time<<"\t "<<p->priority<<endl;p=p->next; //循环打印进程信息}}
}
void PCB_Sort(PCB &head) //将进程按到达时间从小到大排序函数
{PCB p,q;char c;int temp;p=head->next;q=head->next;while((p!=NULL)&&(p->next!=NULL))for(p=head->next; p->next!=NULL; p=p->next) //冒泡排序for(q=head->next; q->next!=NULL; q=q->next) //判断进程到达时间是否比后一个进程大if(q->Arrive_Time>q->next->Arrive_Time) {c=q->name; //交换进程名字q->name=q->next->name;q->next->name=c;temp=q->Arrive_Time; //交换到达时间q->Arrive_Time=q->next->Arrive_Time;q->next->Arrive_Time=temp;temp=q->Serve_Time; //交换服务时间q->Serve_Time=q->next->Serve_Time;q->next->Serve_Time=temp;temp=q->Finish_Time; //交换完成时间q->Finish_Time=q->next->Finish_Time;q->next->Finish_Time=temp;temp=q->priority; //交换优先级q->priority=q->next->priority;q->next->priority=temp;}
}
int PCB_Num(PCB &head,int time) //找到当前时间点有多少个进程就绪了
{int num=0;PCB p;p=head->next;while(p!=NULL&&p->Arrive_Time<=time) //如果到达时间小于等于当前时间则表示已就绪{num++;p=p->next;}return num; //返回当前就绪进程个数
}
void PCB_Delet(PCB &head,PCB p) //将执行完的进程从链表中删除
{PCB q;q=p->next;p->next=q->next; //指向当前进程的下一个进程free(q); //释放进程空间
}
void Process_FCFS(PCB &head) //先来先服务算法函数
{PCB p,q;int time=0,num;float i=0,turn_time=0; //记录总周转时间cout<<endl<<" 先来先服务法 "<<endl; cout<<"进程 到达时间 服务时间 优先级 完成时间 周转时间"<<endl; //表头p=head->next;while( p!=NULL) //遍历所有进程{i++; //记录一共有多少个进程,好计算平均周转 num=PCB_Num(head,time); //得到当前时间点就绪进程个数 if(num==0)time++; //如果没有进程时间继续往前走else{q=p->next;time+=p->Serve_Time; //更新当前时间为：当前时间+服务时间p->Finish_Time=time; //当前时间即为进程完成时间cout<<p->name<<"\t "<<p->Arrive_Time<<"\t "<<p->Serve_Time<<"\t "
<<p->priority<<"\t "<<p->Finish_Time<<"\t "<<time-p->Arrive_Time<<endl;//输出进程信息turn_time+=time-p->Arrive_Time; //把周转时间加起来
p=q; //把执行完的进程从链表删除}}turn_time=turn_time/num; //计算平均周转时间cout<<"平均周转时间为："<<turn_time<<endl; //输出周转时间
}
PCB Priority_max(PCB &head,int num) //找到就绪进程中优先级最高的进程函数{PCB p,q,r;int flag=0;p=head->next;r=p;q=head->next;int max;max=p->priority; //将最高优先级初始化为第一个进程优先级while(num>0) //遍历就绪进程{if(p->priority<max){max=p->priority; //更新最高优先级r=q; //保存最高优先级进程的前一个结点 flag=1; //标记置 1，说明最小服务时间不为第一个结点}num--;q=p; //保存当前结点p=p->next; //遍历下一个结点}if(flag==0) //表示当前进程链表中第一个进程优先级最高r=head;return r; //返回最高优先级进程的前一个结点
}
void Process_Priority(PCB &head) //优先级法函数
{int time=0,num;float i=0,turn_time=0; //记录总周转时间PCB p,q;cout<<endl<<" 优先级法 "<<endl; //表头cout<<"进程 到达时间 服务时间 优先级 完成时间 周转时间"<<endl; //表头while(head->next!=NULL){i++;num=PCB_Num(head,time); //得到当前时间点就绪进程个数if(num==0)time++; //如果没有进程时间继续往前走else if(num==1){p=head->next;time+=p->Serve_Time; //更新当前时间为：当前时间+服务时间p->Finish_Time=time; //当前时间即为进程完成时间cout<<p->name<<"\t "<<p->Arrive_Time<<"\t "<<p->Serve_Time<<"\t "
<<p->priority<<"\t "<<p->Finish_Time<<"\t "<<time-p->Arrive_Time<<endl; //输出进程信息turn_time+=time-p->Arrive_Time; //把周转时间加起来q=head;PCB_Delet(head,q); //把执行完的进程从链表删除}else //就绪队列中不止一个进程,需要比较目录{q=Priority_max(head,num); //得到优先级高最高的进程的前驱结点p=q->next;time+=p->Serve_Time; //更新当前时间为：当前时间+服务时间p->Finish_Time=time; //当前时间即为进程完成时间cout<<p->name<<"\t "<<p->Arrive_Time<<"\t "<<p->Serve_Time<<"\t "
<<p->priority<<"\t "<<p->Finish_Time<<"\t "<<time-p->Arrive_Time<<endl; //输出进程信息turn_time+=time-p->Arrive_Time; //把周转时间加起来PCB_Delet(head,q); //把执行完的进程从链表删除}}turn_time=turn_time/i; //计算平均周转时间cout<<"平均周转时间为："<<turn_time<<endl; //输出周转时间
}
PCB Serve_Time_min(PCB &head,int num) //找到就绪进程中服务时间最短的进程函数
{PCB p,q,t;int min,flag=0;p=head->next;q=head->next;t=head->next;min=p->Serve_Time; //将最短服务时间初始化为第一个进程时间while(num>0) //遍历就绪进程{num--;if(p->Serve_Time<min){min=p->Serve_Time; //更新最短服务时间t=q; //保存最短服务时间进程的前一个结点flag=1; //标记置 1，说明最小服务时间不为第一个结点}q=p; //保存当前结点p=p->next; //遍历下一个结点}if(flag==0) //表示当前进程链表中第一个进程服务时间最短t=head;return t; //返回最短服务时间进程的前一个结点
}
void Process_SJF(PCB &head) //短作业优先法的函数
{int time=0,num;float i=0,turn_time=0; //记录总周转时间PCB p,q;cout<<endl<<" 短作业优先法 "<<endl; //表头cout<<"进程 到达时间 服务时间 优先级 完成时间 周转时间"<<endl; //表头while(head->next!=NULL){i++;num=PCB_Num(head,time); //得到当前时间点就绪进程个数if(num==0)time++; //如果没有进程时间继续往前走else if(num==1) //就绪队列中只有 1 个进程{p=head->next;time+=p->Serve_Time; //更新当前时间为：当前时间+服务时间p->Finish_Time=time; //当前时间即为进程完成时间cout<<p->name<<"\t "<<p->Arrive_Time<<"\t "<<p->Serve_Time<<"\t "
<<p->priority<<"\t "<<p->Finish_Time<<"\t "<<time-p->Arrive_Time<<endl; //输出进程信息turn_time+=time-p->Arrive_Time; //把周转时间加起来q=head;PCB_Delet(head,q); //把执行完的进程从链表删除}else //就绪队列中不止一个进程,需要比较{q=Serve_Time_min(head,num); //找到服务时间最短的那个进程的前驱结点p=q->next;time+=p->Serve_Time;p->Finish_Time=time; //当前时间即为进程完成时间cout<<p->name<<"\t "<<p->Arrive_Time<<"\t "<<p->Serve_Time<<"\t "
<<p->priority<<"\t "<<p->Finish_Time<<"\t "<<time-p->Arrive_Time<<endl; //输出进程信息turn_time+=time-p->Arrive_Time; //把周转时间加起来PCB_Delet(head,q); //把执行完的进程从链表删除 }}turn_time=turn_time/i; //计算平均周转时间cout<<"平均周转时间为："<<turn_time<<endl; //输出周转时间
}
void menu() //菜单函数
{PCB head;PCB head_1;PCB head_2;int a;cout<<"*********************进程调度算法************************"<<endl;cout<<"* *"<<endl;cout<<"* 1. 创建进程 2 查看进程信息 *"<<endl;cout<<"* *"<<endl;cout<<"* 可选择的算法： *"<<endl;cout<<"* *"<<endl;cout<<"* *"<<endl;cout<<"* 3.先来先服务法 4.短作业优先法 5.优先级法 *"<<endl;cout<<"*********************************************************"<<endl;while(1){cout<<endl<<"请选择要执行的功能:";cin>>a;cin.clear();cin.sync();if(a==1){ProcessCreate(head); //创建进程PCB_Sort(head);Create(head_1); Create(head_2); CopyProcess(head,head_1);PCB_Sort(head_1);CopyProcess(head,head_2);PCB_Sort(head_2);}else if(a==2)PCB_View(head); //查看进程信息else if(a==3)Process_FCFS(head); //先来先服务法else if(a==4)Process_SJF(head_1); //短作业优先发 else if(a==5)Process_Priority(head_2); //优先级法else{system("cls"); //输入错误清屏重新显示菜单menu();}}
}
int main()
{menu(); //调用菜单return 0;
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