QUESTION:銀行家算法總結及實現?

目錄

QUESTION:銀行家算法總結及實現?

ANSWER:

一：銀行家算法介紹

1.1什么是銀行家算法

1.2背景

1.3數據結構

1.4算法分析

二：安全狀態和不安全狀態

2.1概念

2.2安全性檢查

三：算法實現

3.1流程圖

3.2代碼實現

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ANSWER:

一：銀行家算法介紹

1.1什么是銀行家算法

銀行家算法（Banker's Algorithm）是一種關于操作系統分配資源時避免死鎖（Deadlock）產生的安全性檢測算法，它類似于銀行中貸款的分配策略，由艾茲格·迪杰斯特拉在1965年為T.H.E系統設計的一種避免死鎖產生的算法。

1.2背景

在銀行中，客戶為了完成某個項目需要向銀行進行貸款申請，客戶已經擁有部分資金，客戶給出最大資金需求，銀行進行對客戶的貸款申請檢查，如果客戶完全滿足申請條件，并且客戶申請的資金小于銀行擁有的資金總額，則完成對客戶的貸款。在這一過程中，銀行就像操作系統，客戶就像進程，資金就像要申請的資源。

1.3數據結構

1.資源種類數R：

是一個定量，R=n代表有n種資源。

2.進程數P：

也是一個定量，P=n代表有n個進程。

3.可利用的資源數向量Available：

是一個一維向量，Available[n]=k,代表n類資源可利用資源數為k。

4.最大需求矩陣Max:

是一個二維矩陣，Max[n][m]=k,代表第n個進程需要m類的最大數目為k。

5.已經分配的資源數目矩陣Allocation:

是一個二維矩陣，Allocation[n][m]=k,代表n個進程已經分配m類資源的數目為k。

6.需求矩陣Need:

是一個二維向量，Need[n][m]=k，代表進程n還需要m類資源的數目為k。

Need[n][m]=Max[n][m]-Allocation[n][m]。

1.4算法分析

為保證資金的安全，銀行家規定：

(1) 當一個顧客對資金的最大需求量不超過銀行家現有的資金時就可接納該顧客；

(2) 顧客可以分期貸款，但貸款的總數不能超過最大需求量；

(3) 當銀行家現有的資金不能滿足顧客尚需的貸款數額時，對顧客的貸款可推遲支付，但總能使顧客在有限的時間里得到貸款；

(4) 當顧客得到所需的全部資金后，一定能在有限的時間里歸還所有的資金.

操作系統按照銀行家制定的規則為進程分配資源，當進程首次申請資源時，要測試該進程對資源的最大需求量，如果系統現存的資源可以滿足它的最大需求量則按當前的申請量分配資源，否則就推遲分配。當進程在執行中繼續申請資源時，先測試該進程本次申請的資源數是否超過了該資源所剩余的總量。若超過則拒絕分配資源，若能滿足則按當前的申請量分配資源，否則也要推遲分配。

Allocation　　　Max　　　AvailableＡＢＣＤ　　 ＡＢＣＤ　　ＡＢＣＤP1 ００１４　　 ０６５６　　１５２０　P2　 １４３２　　 １９４２　P3　 １３５４　 　１３５６P4 　１０００　　 １７５０

我們會看到一個資源分配表，要判斷是否為安全狀態，首先先找出它的Need，Need即Max(最多需要多少資源)減去Allocation(原本已經分配出去的資源)，計算結果如下：

NEEDＡＢＣＤ０６４２　０５１００００２０７５０

然后加一個全都為false的字段：

FINISHfalsefalsefalsefalse

接下來找出Need比Available小的(千萬不能把它當成4位數 他是4個不同的數)：

NEED　　 AvailableＡＢＣＤ　　ＡＢＣＤ０６４２　　１５２００５１０<-０００２０７５０

P2的需求小于能用的，所以分配給他再回收：

NEED　　 AvailableＡＢＣＤ　　ＡＢＣＤ０６４２　　１５２０００００　＋１４３２０００２－－－－－－－０７５０　　２９５２

此時P2 FINISH的false要改成true(己完成)：

FINISHfalsetruefalsefalse

接下來繼續往下找，發現P3的需求為0002，小于能用的2952，所以資源配置給他再回收：

　NEED　　 AvailableＡＢＣＤ　　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ０６４２　　２　９　５　２００００　＋１　３　５　４００００－－－－－－－－－－０７５０　　３　12　10　6

依此類推，做完P4→P1，當全部的FINISH都變成true時，就是安全狀態。

二：安全狀態和不安全狀態

2.1概念

如果所有過程有可能完成執行（終止），則一個狀態（如上述范例）被認為是安全的。由于系統無法知道什么時候一個過程將終止，或者之后它需要多少資源，系統假定所有進程將最終試圖獲取其聲明的最大資源并在不久之后終止。在大多數情況下，這是一個合理的假設，因為系統不是特別關注每個進程運行了多久（至少不是從避免死鎖的角度）。此外，如果一個進程終止前沒有獲取其它能獲取的最多的資源，它只是讓系統更容易處理。

基于這一假設，該算法通過嘗試尋找允許每個進程獲得的最大資源并結束（把資源返還給系統）的進程請求的一個理想集合，來決定一個狀態是否是安全的。不存在這個集合的狀態都是不安全的。

安全序列是指一個進程序列{P1，…，Pn}是安全的，即對于每一個進程Pi(1≤i≤n），它以后尚需要的資源量不超過系統當前剩余資源量與所有進程Pj (j < i )當前占有資源量之和。

如果存在一個由系統中所有進程構成的安全序列P1，…，Pn，則系統處于安全狀態。安全狀態一定是沒有死鎖發生。

不存在一個安全序列。不安全狀態不一定導致死鎖。

2.2安全性檢查

1)設置兩個工作向量Work=AVAILABLE;FINISH

(2)從進程集合中找到一個滿足下述條件的進程，

FINISH==false;

NEED<=Work;

如找到，執行（3)；否則，執行（4)

(3)設進程獲得資源，可順利執行，直至完成，從而釋放資源。

Work=Work+ALLOCATION;

Finish=true;

GOTO 2

(4)如所有的進程Finish= true，則表示安全；否則系統不安全。

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三：算法實現

3.1流程圖

3.2代碼實現

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的银行家算法总结及实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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