操作系统原理与实验——实验三优先级进程调度

news2024/11/15 14:19:44

实验指南

运行环境：

Dev c++

算法思想： 

本实验是模拟进程调度中的优先级算法，在先来先服务算法的基础上，只需对就绪队列到达时间进行一次排序。第一个到达的进程首先进入CPU，将其从就绪队列中出队后。若此后队首的进程的到达时间大于上一个进程的完成时间，则该进程进入CPU，其开始时间即到达时间；否则如果上一个进程完成后，已经有多个进程到达，则需从已到达的进程中寻找到优先级最高的进程，并将其取出，进入CPU执行。直到所有进程执行完毕。

核心数据结构：

typedef struct data{

      int hour;

      int minute;

}time;

typedef struct node{

     

      int id;//进程编号

      char name[20];//进程名

      int good;//优先级

      time arrive;//到达就绪队列的时间

      int zx;//执行时间

      time start;//开始执行时间

      time finish;//执行完成时间

      int zz;//周转时间=执行完成时间-到达就绪队列时间

      float zzxs;//带权周转时间=周转时间/执行时间

      struct node* next;

     

}Node;

typedef struct Queue{

     

      Node* front = NULL;

      Node* tail = NULL;

     

}Queue;

程序主体框架：

#include <iostream>

#include <stdio.h>

#include <malloc.h>

#include <string.h>

using namespace std;

typedef struct data{

    int hour;

    int minute;

}time;

typedef struct node{

   

    int id;//进程编号

    char name[20];//进程名

    int good;//优先级

    time arrive;//到达就绪队列的时间

    int zx;//执行时间

    time start;//开始执行时间

    time finish;//执行完成时间

    int zz;//周转时间=执行完成时间-到达就绪队列时间

    float zzxs;//带权周转时间=周转时间/执行时间

    struct node* next;

   

}Node;

typedef struct Queue{

   

    Node* front = NULL;

    Node* tail = NULL;

   

}Queue;

Queue* init(){

   

    Queue* p = (Queue*)malloc(sizeof(Queue));

    p->front = NULL;

    p->tail = NULL;

    return p;

   

}

//函数名：timecompare()          参数:tt 当前时间, p 进程到达时间

bool timecompare(time tt,time p){//tt<p(时间没到) false    tt >= p true

    //函数功能：比较进程到达时间和当前时间，若小于则返回false，否则返回true

   

}

//函数名：timecompare2()          参数:tt 当前时间, p 进程到达时间

bool timecompare2(time tt,time p){//tt<=p(时间没到) false    tt > p true

    //函数功能：比较进程到达时间和当前时间，若小于等于则返回false，否则返回true

   

}

//函数名：Levelcompare()          参数:p,q 进程

bool Levelcompare(Node* p,Node* q){

    //函数功能：比较p,q的优先级，p的优先级高则返回true，低则返回false，否则比较到达时间，p先或同时到达则返回true，反之则false

   

}

//函数名：LevelSorted()          参数:que 进程队列指针

void LevelSorted(Queue* que){

//函数功能：对进程队列按优先级排序

   

}

//函数名：ComputeTime()    参数:tt 当前时间的指针,q 当前进程的指针

time ComputeTime(time* tt,Node* q){

   

//函数功能：更新当前时间和进程的各项时间

          

}

//函数名：priority()    参数:que进程队列指针,tt当前时间 n 进程数

Queue* priority(Queue *que,time tt,int n){

   

//函数功能：进行优先级进程调度，并同时更新当前时间。

   

}

//函数名：Print()    参数:que进程队列指针, n 进程数

void Print(Queue* que,int n){

    //函数功能：打印输出进程优先进程调度结果

   

}

//函数名：ScanIn()    参数:wait进程队列指针, n 进程数

time ScanIn(Queue* wait,int n){

   

    //函数功能：输入进程信息，返回最早的进程到达时间

          

}

int main(){

   

    Queue* wait;

    wait = init();

    int flag,n;

    time earlytime;

   

    while(1){

       printf("请输入操作:(1:开始进程;0:结束进程):");

       scanf("%d",&flag);

       if(flag == 0){

           printf("\n操作结束!\n");

           break;

       }

       else{

           printf("请输入进程数量:");

           scanf("%d",&n);

           earlytime = ScanIn(wait,n);

          

           LevelSorted(wait);

           wait = priority(wait,earlytime,n);

           Print(wait,n);

           wait = init();

          

       }

    }

   

    return 0;

}

    

测试数据

/*

1001 p1 1 9:40 20
1004 p4 4 10:10 10
1005 p5 3 10:05 30
1002 p2 3 9:55 15
1003 p3 2 9:45 25

*/

/*

5001 p1 1 14:40 20
5002 p4 2 10:10 10
5003 p5 3 10:05 30
5004 p2 4 9:55 15
5005 p3 5 9:45 25
5006 p6 6 10:40 20
5007 p8 7 11:10 10 
5008 p9 8 12:05 30
5009 p10 9 13:55 15
5010 p7 10 7:15 15

*/

关键代码

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>
using namespace std;

typedef struct data{
	int hour;
	int minute;
}time;

typedef struct node{
	
	int id;//进程编号 
	char name[20];//进程名 
	int good;//优先级 
	time arrive;//到达就绪队列的时间 
	int zx;//执行时间 
	time start;//开始执行时间 
	time finish;//执行完成时间 
	int zz;//周转时间=执行完成时间-到达就绪队列时间 
	float zzxs;//带权周转时间=周转时间/执行时间 
	struct node* next;
	
}Node;

typedef struct Queue{
	
	Node* front = NULL;
	Node* tail = NULL;
	
}Queue;
void Print(Queue* que,int n);
Queue* init(){
	
	Queue* p = (Queue*)malloc(sizeof(Queue));
	p->front = NULL;
	p->tail = NULL;
	return p;
	
} 
//函数名：timecompare()          参数:tt 当前时间, p 进程到达时间
bool timecompare(time tt,time p){//tt<p(时间没到) false    tt >= p true 
	//函数功能：比较进程到达时间和当前时间，若小于则返回false，否则返回true 
	if((tt.hour<p.hour)||((tt.hour==p.hour)&&(tt.minute<p.minute)))
	return false;
	else
	return true;
}
//函数名：timecompare2()          参数:tt 当前时间, p 进程到达时间
bool timecompare2(time tt,time p){//tt<=p(时间没到) false    tt > p true 
	//函数功能：比较进程到达时间和当前时间，若小于等于则返回false，否则返回true
	if((tt.hour<p.hour)||((tt.hour==p.hour)&&(tt.minute<p.minute||tt.minute==p.minute)))
	return false;
	else
	return true;
}
//函数名：Levelcompare()          参数:p,q 进程
bool Levelcompare(Node* p,Node* q){
	//函数功能：比较p,q的优先级，p的优先级高则返回true，低则返回false，否则比较到达时间，p先或同时到达则返回true，反之则false
	if(p->good>q->good)
	return true;
	else if(p->good<q->good)
	return false;
	else
	{
		if((p->arrive.hour<q->arrive.hour)||(p->arrive.hour==q->arrive.hour&&p->arrive.minute<=q->arrive.minute))
		return true;
		else
		return false;
	}

}
//函数名：LevelSorted()          参数:que 进程队列指针
void LevelSorted(Queue* que){
	
//函数功能：对进程队列按优先级排序	
	Node *bl,*head=NULL,*pre=NULL,*q=NULL,*p,*c;
	bl=que->front;
	while(bl!=NULL)
	{
		Node *p=(Node *)malloc(sizeof(Node));
	 	
	 	*p=*bl;//重点：指针的应用 
		p->next=NULL;
	 	if(head==NULL)
	 	{
	 		head=p;
	 		q=p;
		}
		else
		{
			q=head;
			pre=NULL;
			while(q!=NULL)
			{
				
				if(Levelcompare(p,head))
				{
					p->next=head;
					head=p;
					q=head;
					break;
				}
				else if(!Levelcompare(p,q)&&q->next==NULL)
				{
					q->next=p;
					break;
				}
				else if(Levelcompare(p,q))
				{
					p->next=q;
					pre->next=p;
					break;
				}
				pre=q;
				q=q->next;
				
			}
			
		}
		bl=bl->next;
	}
	que->front=head;
	que->tail=pre;
	
}

//函数名：ComputeTime()    参数:tt 当前时间的指针,q 当前进程的指针
time ComputeTime(time* tt,Node* q){
	
//函数功能：更新当前时间和进程的各项时间
	q->start.hour=tt->hour;
	q->start.minute=tt->minute;
	q->finish.minute=(q->start.minute+q->zx)%60;
	q->finish.hour=q->start.hour+(q->start.minute+q->zx)/60;
	q->zz=q->finish.hour*60+q->finish.minute-q->arrive.hour*60-q->arrive.minute;
	q->zzxs=q->zz*1.0/q->zx;
	tt->hour=q->finish.hour;
	tt->minute=q->finish.minute;
			
}
//函数名：priority()    参数:que进程队列指针,tt当前时间 n 进程数
Queue* priority(Queue *que,time tt,int n){
	
//函数功能：进行优先级进程调度，并同时更新当前时间。
int count=n;
	Node *pre=NULL,*p=NULL,*head=NULL,*q=NULL,*Head;
	Head=que->front;
	p=Head;
	while(1)
	{
		if((p->arrive.hour==tt.hour)&&(p->arrive.minute==tt.minute))
		{
			break;
		}pre=p;
			p=p->next;
	}	
	Node *N=(Node *)malloc(sizeof(Node));
	*N=*p;
	N->next=NULL;
	head=N;
	q=head;
	if(p==Head)
	{
		Head=Head->next;
		free(p);
		count--;
	}
	else
	{
		pre->next=p->next;
		free(p);
		count--;
	}
	ComputeTime(&tt,N);
	while(count)
	{
		p=Head;
		pre=NULL;
		while(p!=NULL)
		{
			if(timecompare2(tt,p->arrive)==true)//提前到达 
			{
				Node *N=(Node *)malloc(sizeof(Node));
				*N=*p;
				N->next=NULL;
				q->next=N;
				q=q->next;
				if(p==Head)
				{
					Head=Head->next;
					free(p);
					count--;
				}
				else
				{
					pre->next=p->next;
					free(p);
					count--;
				}
				ComputeTime(&tt,N);
				break;
			}
			pre=p;
			p=p->next;
		}
		if(p==NULL)//按到达时间先后 
		{
			Node *l,*r;
			l=Head;
			r=Head;
			while(r!=NULL)
			{
				if(timecompare2(l->arrive,r->arrive))
				{
					l=r;
				}
				r=r->next;
			}//找到最小到达时间 
			
		tt.hour=l->arrive.hour;tt.minute=l->arrive.minute;
				Node *N=(Node *)malloc(sizeof(Node));
				*N=*l;
				N->next=NULL;
				q->next=N;
				q=q->next;pre=Head;
				if(l==Head)
				{
					Head=Head->next;
					free(l);
					count--;
				}
				else
				{
					while(pre->next!=l)
					{
						pre=pre->next;
					}
					pre->next=l->next;
					free(l);
					count--;
				}
				ComputeTime(&tt,N);
		}
	}
	
			que->front=head;
			return que;
}
//函数名：Print()    参数:que进程队列指针, n 进程数
void Print(Queue* que,int n){
	//函数功能：打印输出进程优先进程调度结果
	float pz=0,px=0;
	Node *p;
	p=que->front;
	printf("模拟进程优先进程调度过程输出结果\n  id号    名字\t优先级\t到达时间  执行时间（分钟）\t开始时间\t完成时间  周转时间（分钟）  带权周转系数\n"); 
	while(p!=NULL)
	{
		printf("%6d %6s %6d %6d:%02d %10d %17d:%02d %12d:%02d %10d(分钟) %12.2f\n",p->id,p->name,p->good,p->arrive.hour,p->arrive.minute,p->zx,p->start.hour,p->start.minute,p->finish.hour,p->finish.minute,p->zz,p->zzxs);
		pz=pz+p->zz;
		px=px+p->zzxs;
		p=p->next;
	} 
	printf("系统平均周转时间为：\t\t\t\t\t\t\t\t\t%.2f\n",pz/n);
	printf("系统平均带权周转系数为:        \t\t\t\t\t\t\t\t\t\t%.2f\n",px/n);
}
//函数名：ScanIn()    参数:wait进程队列指针, n 进程数
time ScanIn(Queue* wait,int n){
	
	//函数功能：输入进程信息，返回最早的进程到达时间
	int count; 
	count=n;
	time N;
	Node *q;
	q=wait->tail;
	printf("请输入进程的参数:\nid号 名字 优先级 到达时间 执行时间（分钟）：\n");
	 while(count--)
	 {
	 	Node *p=(Node *)malloc(sizeof(Node));
	 	p->next=NULL;
	 	scanf("%d %s %d %d:%d %d",&p->id,&p->name,&p->good,&p->arrive.hour,&p->arrive.minute,&p->zx);
	 	if(wait->front==NULL&&wait->tail==NULL)
	 	{
	 		wait->front=p;
	 		q=p;
	 		N.hour=p->arrive.hour;
	 		N.minute=p->arrive.minute;
		}
		else
		{
			q->next=p;
			q=p;
			wait->tail=p;
			if((p->arrive.hour<N.hour)||((p->arrive.hour==N.hour)&&(p->arrive.minute<N.minute)))
			{
				N.hour=p->arrive.hour;
	 			N.minute=p->arrive.minute;
			}
		}
	 }
	 return N;
}

int main(){
	
	Queue* wait;
	wait = init();
	int flag,n;
	time earlytime;
	
	while(1){
		printf("请输入操作:(1:开始进程;0:结束进程):");
		scanf("%d",&flag);
		if(flag == 0){
			printf("\n操作结束!\n");
			break; 
		} 
		else{
			printf("请输入进程数量:");
			scanf("%d",&n);
			earlytime = ScanIn(wait,n);//函数功能：输入进程信息，返回最早的进程到达时间
			LevelSorted(wait);//函数功能：对进程队列按优先级排序
			wait = priority(wait,earlytime,n);//函数功能：进行优先级进程调度，并同时更新当前时间。
			Print(wait,n);//函数功能：打印输出进程优先进程调度结果
			wait = init();
			
		}
	}
	
	return 0;

}

运行结果

实验总结

1、在开始实验之前必须有正确的设计思路

2、理解了优先级的进程调度，当时间和优先级冲突时，首先考虑优先级

3、如果有两个Node *p,q；则p=q和*p=*q的含义是不同的，前者表示两者指向同一个结点，后者表示赋值

4、单链表的创建和应用还不是很熟练，还得多加练习。

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