操作系統(tǒng)課程設計---吃水果問題

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1、　　目　　錄　　1 題目內容及要求2　　1.1題目名稱2　　1.2題目描述2　　1.3解題思路2　　1.4程序清單6

2、;　　1.5提交結果框圖16　　2 總結20　　3 參考文獻20　　1 題目內容及要求　　題目名稱</p&

3、gt;　　進程同步模擬設計:吃水果問題　　題目描述　　桌子上有一只盤子，最多可容納兩個水果，每次只能放入或者取出一個水果。爸爸專門向盤子中放蘋果，媽媽專門向盤子中放橘子，兩個兒子專門等待吃盤子中的橘子，兩個女兒專門等吃盤子中的蘋果。

4、解題思路　　將問題轉換為信號量上的資源分配類型問題:　　這是進程同步問題的模擬，可以把向盤子放或取水果的每一個過程可以轉為一個進程的操作，這些進程是互斥的，同時也存在一定的同步關系。通過編程實踐時，實際是隨機的調用人一個進程的操作，而這些進程的操作相當于程序中的函數(shù)調用。而計算機在執(zhí)行時每一個時刻只能執(zhí)行一個操作，這就默認了互斥。同步

5、的模擬可以類似于函數(shù)調用時的前提關系即先決條件。這樣進程同步模擬就完全可以通過函數(shù)的調用來實現(xiàn)。　　具體的每一個操作的對應的函數(shù)的關系：　　爸爸向盤子中放一個蘋果：Father()　　媽媽向盤子中放一個橘子：Mother()　　兒子1從盤子取一個橘子：Son1()<

6、/p>　　兒子2從盤子取一個橘子：Son2()　　女兒1從盤子取一個蘋果：Daugther1()　　兒子1從盤子取一個蘋果：Daugther2()　　具體實現(xiàn)方案:　　(1)用一個整型變量Plate_Siz

7、e表示盤子，初始值為0，當放水果時Plate_Size加1，取水果時Plate_Size減1。變量Plate_Size的最大值為2，當為2時表示盤子已經(jīng)滿，此時若進行放水果操作，放水果將處于等待狀態(tài)；為0時表示盤子為空，此時若進行取水果操作，取水果操作將處于等待狀態(tài)。　　(2)整型變量orange和apple分別表示盤子中的橘子和蘋果數(shù)目，初始都為0，Plate_Size=apple+orang

8、e。　　(3)用6個bool型的變量 Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六個進程是否處于等待狀態(tài)。處于等待時，變量值為true。　　(4)兩個放水果進程進程同時處于等待狀態(tài)時，若有取水果的操作將自動執(zhí)行等待的放水果進程，執(zhí)行按等待的先后順序；兩個取蘋果

9、或橘子進程同時候處于等待狀態(tài)，若有放蘋果或橘子的操作將自動執(zhí)行等待的取進程，進行按等待的先后順序。　　(5)用一個隨機的函數(shù)產生0—5的6個整數(shù)，分別對應六個進程的調用。　　放水果操作流程圖設計(以Father為例,Mother類似):　　圖1 Father放水果操作流程圖<p&g

10、t;　　取水果操作流程圖設計(以Son為例,Daughter類似):　　圖2 Son取水果(橘子)操作流程圖　　程序清單　　#include <iostream.h> 　　　　#include <ctime>

11、　　　　#include <cstdlib> 　　#include <cmath>　　int apple=0;　　int orange=0;　　bool Father_lag;&l

12、t;p>　　bool Mother_lag;　　bool Son1_lag;　　bool Son2_lag;　　int son_a;　　int Daughter_b;　　bool Daughter1_lag;</p&g

13、t;　　bool Daughter2_lag;　　void Print()　　{　　cout<<" 現(xiàn)在盤子里有"<<apple<<"個蘋果,&quo

14、t;<<orange<<"個橘子,"<<"共有"<<apple+orange<<"個水果."<<endl;　　if(Father_lag==true)　　cout<<"

15、 Father進程處于等待狀態(tài),"<<endl;　　if(Mother_lag==true)　　cout<<" Mother進程處于等待狀態(tài),"<<endl;　　if(Son1_lag==true)<

16、/p>　　cout<<" Son1進程處于等待狀態(tài),"<<endl;　　if(Son2_lag==true) 　　cout<<" Son2進程處于等待狀態(tài), "<<

17、endl;　　if(Daughter1_lag==true)　　cout<<" Daughter1進程處于等待狀態(tài),"<<endl;　　if(Daughter2_lag==true)　　co

18、ut<<" Daughter2進程處于等待狀態(tài),"<<endl;　　if(((Father_lag==false)&&(Mother_lag==false)&&(Son1_lag==false)&&(Son2_lag==false)&&(Daughte

19、r1_lag==false)&&(Daughter2_lag==false))!=true)　　cout<<endl;　　}　　void Father() //Father進程　　{&

20、lt;/b>　　apple++;　　Print();　　}　　void Mother() //Mother進程

21、　　{　　orange++;　　Print();　　}　　void Son1() //Son1進程

22、　　{　　orange--;　　Print();　　}　　void Son2() //Son2進

23、程　　{　　orange--;　　Print();　　}　　void Daug

24、hter1() //Daughter1進程　　{　　apple--;　　Print();　　}

25、　　void Daughter2() //Daughter2進程　　{　　apple--;　　Print();　　}&l

26、t;/b>　　void main()　　{　　int i;　　int Plate_Size;//水果數(shù)量　　int MonFa_c;//用于爸爸媽媽

27、等待次序的區(qū)別　　int Son_a;//用于兩個兒子等待次序的區(qū)別　　int daughter_b;//用于兩個女兒等待次序的區(qū)別　　int k;//產生進程調用的數(shù)量　　srand((unsigned)time(NULL));//srand()函數(shù)產生一個以當前時間開

28、始的隨機種子 　　for(k=0;k<10;k++)　　{ 　　cout<<endl;　　cout<<"***********************************"<

29、<"第"<<k+1<<"次操作"<<"***********************************"<<endl;　　i=rand()%6; //隨進生成1-5.　　Plate_Size=apple+orange;</

30、p>　　switch(i)　　{　　case 0:　　cout<<" Father調用."<&l

31、t;endl;　　if(Plate_Size==2)　　{　　Father_lag=true;//Father()等待　　Print();　　if(Mot

32、her_lag==false)　　MonFa_c=1;　　}　　else　　{　　Father()

33、;　　if((Daughter1_lag==true)&&(Daughter2_lag==true))　　{　　if(Daughter_b==1)　　{<

34、/p>　　Daughter1_lag=false;//Daughter1等待取消　　cout<<" 處于等待的Daughter1自動被調用"<<endl;　　Daughter1(); //處于等待的Daughter1自動調用

35、　　Daughter_b=2;　　}　　else 　　{　　Daughter2_lag=false;//Daughter2等待取消&

36、lt;/p>　　cout<<" 處于等待的Daughter2自動被調用"<<endl;　　Daughter2(); //處于等待的Daughter2()自動調用　　Daughter_b=1;<b&

37、gt;　　}　　}　　else　　{　　if(Daughter1_lag==true)<b

38、>　　{　　Daughter1_lag=false;//Daughter1等待取消　　cout<<" 處于等待的Daughter1自動被調用"<<endl;　　Daughter1(); //處于等待的Da

39、ughter1()自動調用　　Daughter_b=0;　　}　　else if(Daughter2_lag==true)　　{　　Daughter2_l

40、ag=false;//Daughter2等待取消　　cout<<" 處于等待的Daughter1自動被調用"<<endl;　　Daughter2(); //處于等待的Daughter2()自動調用　　Daughter_b=0;&l

41、t;/p>　　}　　}　　}　　break;　　case 1:</b

42、>　　cout<<" Mother調用."<<endl;　　if(Plate_Size==2)　　{　　Mother_lag=true; //等待

43、　　Print();　　if(Father_lag==false)　　MonFa_c=2;　　}　　else<

44、/p>　　{　　Mother();　　if((Son1_lag==true)&&(Son2_lag==true))　　{<p&

45、gt;　　if(Son_a==1)　　{　　Son1_lag=false;//Son1等待取消　　cout<<" 處于等待的Son1自動被調用"<<endl;<p&

46、gt;　　Son1(); //處于等待的Son1()自動調用　　Son_a=2;　　}　　else 　　{&

47、lt;/p>　　Son2_lag=false;//Son2等待取消　　cout<<" 處于等待的Son2自動被調用"<<endl;　　Son2(); //處于等待的Son2()自動調用

48、　　Son_a=1;　　}　　}　　else 　　{　　i

49、f(Son1_lag==true)　　{　　Son1_lag=false; //Son1等待取消　　cout<<" 處于等待的Son1自動被調用"<<endl;<p

50、>　　Son1(); //處于等待的Son1()自動調用　　Son_a=0;　　}　　else if(Son2_lag==true)　　{&l

51、t;/p>　　Son2_lag=false; //Son2等待取消　　cout<<" 處于等待的Son2自動被調用"<<endl;　　Son2(); //處于等待的Son2()自動調用<

52、b>　　Son_a=0;　　}　　}　　}　　break;<p&

53、gt;　　case 2: 　　cout<<" Son1調用."<<endl;　　if(orange==0)　　{

54、　Son1_lag=true; //Son1處于等待　　Print();　　if(Son2_lag==false)　　Son_a=1; //用于判斷Son1和Son2等待的先后性　　}</b&g

55、t;　　else　　{　　Son1();　　if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))</p&

56、gt;　　{　　if(MonFa_c==1) //Father和Mother同時處于等待，但Father先等待，因此先調用　　{　　Father_lag=false;

57、　cout<<" 處于等待的Father自動被調用"<<endl;　　Father();　　MonFa_c=2;　　}<p&g

58、t;　　else //Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因此先調用　　{　　Mother_lag=false;　　cout<<" 處于等待的Mother自動被調用"<<

59、;endl;　　Mother();　　MonFa_c=1;　　}　　}　　else</b&g

60、t;　　{　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調用　　{　　Father_lag=false;　　cout<

61、;<" 處于等待的Father自動被調用"<<endl;　　Father();　　MonFa_c=0;　　}　　else

62、 if(Mother_lag==true)//只有Mother處于等待，調用　　{　　Mother_lag=false;　　cout<<" 處于等待的Mother自動被調用"<<endl;<

63、;/p>　　Mother();　　MonFa_c=0;　　}　　}　　}

64、　　break;　　case 3:　　cout<<" Son2調用."<<endl;　　if(orange==0)

65、　　{　　Son2_lag=true; //Son2處于等待　　Print();　　if(Son1_lag==false)　　Son_a=2;</b

66、>　　}　　else　　{　　Son2();　　if((Father_l

67、ag==true)&&(Mother_lag==true))　　{　　if(MonFa_c==1)//Father和Mother同時處于等待，但Father先等待，因此先調用　　{

68、　　Father_lag=false;　　cout<<" 處于等待的Father自動被調用"<<endl;　　Father();　　MonFa_c=2;

69、　　}　　else //Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因此先調用　　{　　Mother_lag=false;　　cout<<"

70、處于等待的Mother自動被調用"<<endl;　　Mother();　　MonFa_c=1;　　}　　}

71、　　else　　{　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調用　　{　　Fa

72、ther_lag=false;　　cout<<" 處于等待的Father自動被調用"<<endl;　　Father();　　MonFa_c=0;<

73、b>　　}　　else if(Mother_lag==true) //只有Mother處于等待，調用　　{　　Mother_lag=false;　　cout<<"

74、處于等待的Mother自動被調用"<<endl;　　Mother();　　MonFa_c=0;　　}　　}</p

75、>　　}　　break;　　case 4:　　cout<<" Daughter1調用."<<

76、;endl;　　if(apple==0)　　{　　Daughter1_lag=true; //Daughter1等待　　Print();　　if(Dau

77、ghter2_lag==false)　　Daughter_b=1;　　}　　else　　{　　Daughter1()

78、; 　　if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))　　{　　if(MonFa_c==1) //Father和Mother同時處于等待，但Father先　　{

79、 //等待，因此先調用　　Father_lag=false;　　cout<<" 處于等待的Father自動被調用"<<endl;　　Father();<p&g

80、t;　　MonFa_c=2;　　}　　else //Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因此先調用　　{　　Mother_lag=false;

81、　　cout<<" 處于等待的Mother自動被調用"<<endl;　　Mother();　　MonFa_c=1;　　}

82、;　　}　　else　　{　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調用　　{&l

83、t;/b>　　Father_lag=false;　　cout<<" 處于等待的Father自動被調用"<<endl;　　Father();　　Mo

84、nFa_c=0;　　}　　else if(Mother_lag==true) //只有Mother處于等待，調用　　{　　Mother_lag=false;<p&g

85、t;　　cout<<" 處于等待的Mother自動被調用"<<endl;　　Mother();　　MonFa_c=0;　　}<

86、p>　　}　　}　　break;　　case 5:　　cout<<"

87、 Daughter2調用."<<endl;　　if(apple==0)　　{　　Daughter2_lag=true;//Daughter2等待　　Print();

88、　　if(Daughter1_lag==false)　　Daughter_b=2;　　}　　else　　{<

89、;p>　　Daughter2();　　if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))　　{　　if(MonFa_c==1) //Father和Mother同時處于等待，但Father先等待，因此先調用</p&

90、gt;　　{　　Father_lag=false;　　cout<<" 處于等待的Father自動被調用"<<endl;　　Father();</b&

91、gt;　　MonFa_c=2;　　}　　else //Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因此先調用　　{ Mother_lag=false;　　cout<

92、;<" 處于等待的Mother自動被調用"<<endl;　　Mother();　　MonFa_c=1;　　}<b&

93、gt;　　}　　else 　　{　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調用　　{ Father_lag=false;</p&g

94、t;　　cout<<" 處于等待的Father自動被調用"<<endl;　　Father();　　MonFa_c=0;　　}</

95、p>　　else if(Mother_lag==true) //只有Mother處于等待，調用　　{ Mother_lag=false;　　cout<<" 處于等待的Mother自動被調用"<<endl;<p

96、>　　Mother();　　MonFa_c=0;　　}　　}　　}<

97、;b>　　break;　　}　　}　　}　　提交結果框圖<p&g

98、t;　　由于程序是模擬產生10次隨機的操作，執(zhí)行相應的函數(shù)來模擬進程同步?？梢詫⒊绦蜻\行兩次將會得到不同的結果。　　第一次產生結果如下:　　圖3 第一次隨機操作結果　　圖4 第一次隨機操作結果　　圖5 第二次隨機操作結果　　圖

99、6 第二次隨機操作結果　　2 總結　　此次試驗是完全在自己獨立完成的，首先在分析問題并把問題轉化為編程問題，我覺得個人把握的很好，對進程同步模擬理解的比較透徹；其次我用了個隨機函數(shù)來調用相應的進程函數(shù)，這對進程間的同步和等待狀態(tài)有很好的說明，和十分的全面；再次我設了六個bool型的變量來表示各進程時候處于等待狀態(tài)，還

100、設置了相應的整型變量來解決等待進程在適當?shù)臈l件下自動調用的先后問題。這些我個人認為我設計的比較出色。　　這次自己的收獲還是不小，首先使我提高了分析問題，并根據(jù)需求轉化成相應的程序結構的能力；其次也豐富了自己編寫程序，調試程序的經(jīng)驗，這使得我編程時可能出現(xiàn)的錯誤的認識，并如何去避免產生了新的認識。　　對于此題我覺得除了可以用隨機函數(shù)來產生隨機數(shù)來調用相應的

101、進程函數(shù)，也可以用人輸入的方式來選擇調用相應的進程函數(shù)，這樣可以會麻煩些，不過對進程同步的模擬可能會更加透徹。　　總的來說這次試驗比較成功，加深我了進程的理解，同時也提高了自己的編程的能力。編程是個長久的過程，平時要多去動手實踐，去提高自己分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。　　3 參考文獻&

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