银行家算法详解
银行家算法参考书目
银行家算法参考书目（原创实用版）目录1.银行家算法的概念和背景2.银行家算法的参考书目3.银行家算法的应用领域4.银行家算法的优缺点分析正文银行家算法（Banker"s Algorithm）是一种避免死锁（Deadlock）的资源分配策略，由荷兰计算机科学家艾兹赫尔·戴克斯特拉（Edsger W.Dijkstra）于 1960 年代提出。
该算法主要应用于操作系统、计算机网络和分布式系统等领域，旨在保证系统在多进程并发执行时不发生死锁现象，确保资源得到合理分配。
一、银行家算法的概念和背景在计算机科学中，死锁是指多个进程因竞争资源而陷入的无法进行的状态。
为了避免死锁，银行家算法应运而生。
它通过设置一种资源分配策略，动态地监控和调整进程对资源的请求，从而确保系统始终处于安全状态。
二、银行家算法的参考书目1.《操作系统概念》（Operating System Concepts）：该书是由 Abraham Silberschatz、Peter B.Galvin 和 Greg Gagne 共同撰写的经典教材，详细介绍了银行家算法的原理和应用。
2.《计算机网络》（Computer Networking: A Top-Down Approach）：James F.Kurose 和 Keith W.Ross 编写的这本教材中也有关于银行家算法的讨论，有助于从网络的角度理解该算法。
3.《分布式系统原理与范型》（Distributed Systems: Principles and Paradigms）：George Coulouris、Jean Dollimore、Tim Kindberg 和Gordon Blair 所著的这本书从分布式系统的角度深入讲解了银行家算法的原理和应用。
三、银行家算法的应用领域银行家算法主要应用于以下领域：1.操作系统：在操作系统中，银行家算法可以有效地避免多进程并发执行时出现的死锁现象，确保系统资源的合理分配。
银行家算法总结
银行家算法总结银行家算法是一种经典的避免死锁的算法，在操作系统中得到了广泛的应用。
本文将对银行家算法进行总结，介绍其原理和应用。
## 1. 银行家算法简介银行家算法是一种资源分配和安全性检查的算法，用于避免在多个进程竞争有限资源时产生死锁。
它通过预先分配资源，检查每个进程请求资源后是否会导致系统进入不安全状态，从而避免死锁的发生。
## 2. 银行家算法原理银行家算法基于以下前提条件和原理：- 每个进程对资源的最大需求量是固定的，并在程序开始时规定。
- 系统中的资源被分为多类，每类资源的数目也是固定的。
- 每个进程在请求资源时需要指定所需资源的数量。
- 当进程请求资源时，系统会先检查此次请求是否安全，如果安全则分配资源，否则将此次请求置于等待状态。
银行家算法的原理可以归纳为以下几个步骤：1. 初始化阶段：系统初始化可分配资源和进程的最大需求量，并记录当前已分配资源和已请求资源的情况。
2. 请求资源阶段：当进程请求资源时，系统首先判断此次请求是否会导致系统进入不安全状态。
3. 安全检查阶段：系统通过安全性检查算法，判断当前系统状态下是否有足够的资源分配给进程，避免产生死锁。
4. 分配资源阶段：如果系统通过安全检查，则分配资源给进程，并将进程从等待状态转换为运行状态。
5. 进程释放资源：当进程完成任务后，释放已分配的资源。
6. 终止进程阶段：在释放资源后，检查是否有其他进程的请求可以被满足，如果满足则继续分配资源。
## 3. 银行家算法应用场景银行家算法主要应用于多进程共享有限资源的场景，如操作系统、数据库管理系统等。
以下是一些常见的应用场景：1. 操作系统资源管理：在多任务操作系统中，为了确保资源的高效利用，避免死锁的发生，可以使用银行家算法进行资源分配和调度。
2. 分布式系统：在分布式系统中，各个节点之间可能存在资源争用的情况。
使用银行家算法可以保证资源的分配和调度是安全的，避免死锁和资源竞争。
3. 并发编程：在并发编程中，多个线程可能会竞争同一资源。
银行家算法总结
银行家算法总结一、银行家算法银行家算法（Banker’s Algorithm），又称银行家管理算法，是一种专门用于系统资源管理的算法，用于解决操作系统中多个用户对多类资源的竞争请求，从而保证合理地分配公共资源，解决资源分配问题，其目的是为了保证单个进程的安全运行，同时保证系统的安全运行。
二、银行家算法的定义银行家算法是一种用于解决多个用户对多类资源的竞争请求的算法，也称作资源分配算法或资源管理算法，它可以确定是否有足够的资源可供一个或多个进程安全运行，如果有足够的资源可供运行，则可以分配该资源，否则系统将进入不满足安全状态。
三、银行家算法的特点（1）安全性：银行家算法可以确定是否有足够的资源可以满足所有进程的最大要求，使系统处于安全态；（2）在安全态下，银行家算法能够有效地检查一个进程是否可以获得资源，并且可以确定该状态下的最优解；（3）银行家算法可以有效检查一个系统是否处于安全态，它可以检查任意多个资源种类的一组资源分配是否安全；（4）银行家算法可以防止死锁的发生，可以有效地确保非抢占式多处理机系统的安全运行；（5）银行家算法设计简单，容易实现，并十分快速；（6）银行家算法不是最优的，它只是一种有效的搜索算法，其实现效率较低；四、银行家算法的使用1、资源分配问题银行家算法可以用于操作系统中的多个用户对多类资源的竞争请求，以此保证资源的合理分配，从而解决资源分配问题。
它可以有效地检查一个进程是否可以获得资源，同时可以确定该状态下的最优解。
2、进程安全性银行家算法可以用于检查一个系统是否处于安全态，并检查任意多个资源种类的一组资源分配是否安全，可以保证系统的安全运行，从而保证单个进程的安全性。
3、防止死锁银行家算法可以防止死锁的发生，这是由于它可以确定是否有足够的资源可以满足所有进程的最大要求，使系统处于安全态，从而阻止死锁发生。
银行家算法例题详解
银行家算法例题详解银行家算法是一种资源分配算法，用于避免死锁并确保系统中的所有进程能够顺利完成任务。
它最初由银行家提出，并应用于操作系统中。
在银行家算法中，系统有一定数量的资源，包括进程所需的资源以及可供分配的资源。
每个进程都会向系统请求资源，系统会检查该请求是否能够满足，并采取相应的措施。
下面以一个例题来详细解释银行家算法的工作原理：假设有3个进程P1，P2和P3，以及4种资源A，B，C和D。
它们的资源需求和可用资源如下表所示：进程 Max需求已分配需求可用P1 7，5，3，2 0，1，0，0 7，4，3，1 3，3，2，2P2 3，2，2，1 2，0，0，0 1，2，2，1P3 9，0，2，2 3，0，2，2 6，0，0，0首先，我们需要计算每个进程的需求和已分配资源之间的差异。
这可以通过需求矩阵和分配矩阵的减法来实现。
例如，对于P1进程，需求矩阵减去分配矩阵得到需求矩阵：需求矩阵P1 = Max矩阵P1 - 分配矩阵P1 = 7，5，3，2 - 0，1，0，0 = 7，4，3，2接下来，我们需要检查是否存在一个安全序列，即一个进程执行顺序，使得每个进程能够顺利完成任务。
安全序列的判断基于两个条件：1. 对于每个进程i，需求矩阵的第i行的每个元素都小于等于可用资源的对应元素。
2. 如果进程i的需求矩阵的第i行的每个元素都小于等于可用资源的对应元素，那么将进程i的已分配资源加到可用资源中，再继续判断下一个进程。
根据上述条件，我们可以开始判断是否存在安全序列：1. 首先，我们看到P1的需求矩阵的第一行的每个元素都小于等于可用资源的对应元素。
因此，我们将P1的已分配资源加到可用资源中，可用资源现在变为6，5，3，2。
2. 接下来，我们看到P2的需求矩阵的第二行的每个元素都小于等于可用资源的对应元素。
因此，我们将P2的已分配资源加到可用资源中，可用资源现在变为7，5，3，2。
3. 最后，我们看到P3的需求矩阵的第三行的每个元素都小于等于可用资源的对应元素。
银行家算法——精选推荐
银⾏家算法在操作系统的运⾏当中，多个进程由于对于临界资源的竞争或者进程推进的顺序不对可能会产⽣死锁现象。
⼀、产⽣死锁的四个条件1、互斥条件2、保持和请求条件3、不剥夺条件4、环路等待条件⼆、处理死锁的基本⽅法1、预防死锁（不会发⽣死锁）2、避免死锁（）3、监测死锁4、解除死锁（死锁已经发⽣之后的补救措施）三、预防死锁去掉产⽣死锁的后三个条件，这样死锁不会产⽣四、避免死锁死锁可能会产⽣，但是我们要去避免它。
这⾥需要介绍银⾏家算法。
1、所谓银⾏家算法是是指，系统在为进程分配资源之前，⾸先计算此次资源分配的安全性，如果是安全的，则进⾏分配；如果这次分配会导致进⼊不安全状态，不进⾏分配。
所谓的安装状态是指存在⼀个进程序列，如果按照这个顺序为各个进程分配资源，则所有的进程都能顺利运⾏完成，这是我们说系统是安全的，这个序列叫做安全序列。
2、银⾏家算具体过程这⾥⾸先是⼏个符号定义可⽤资源向量available i,i=1,2,3,...,N资源需求矩阵need j i,i=1,2,3,...,N.j=1,2,3,...,K,表⽰第j个进程对第i种资源的最多还需要多少资源，也就是系统最多还可以分给这个进程多少个资源i。
资源分配矩阵allocation j i,i=1,2,3,...,N.j=1,2,3,...,K,表⽰第j个进程⽬前所占有的第i种资源的数量。
最⼤需求矩阵max j i,i=1,2,3,...,N.j=1,2,3,...,K,表⽰第j个进程对第i种资源的最多的需要资源总量。
上⾯的矩阵有下⾯的关系allocation+need=max所以在下⾯的算法当中实际上并没有⽤到max矩阵假设现在有个进程发出了资源请求request i，i表⽰第i个进程step 1、判断request i是否⼩于need i，如果是转⼊step 2，否则，exit，因为进程在说谎step 2、判断request i是否⼩于available，如果是则进⼊step 3，否则将进程挂起，因为没有⾜够资源step 3、⾸先假设满⾜进程i的资源请求available=available−requestneed=need−requestallocation=allocation+requeststep 4、进⾏安全性监测找到⼀个进程它的need⼩于available，则表明可以⾸先运⾏这个进程，这个进程运⾏完之后，会释放资源，所以增加available。
银行家算法基本步骤
银行家算法基本步骤银行家算法是一种用于避免死锁的算法，它可以判断系统中是否存在安全序列，从而决定是否分配资源。
本文将详细介绍银行家算法的基本步骤。
一、银行家算法概述银行家算法是由荷兰计算机科学家埃德加·迪科斯彻（Edsger Dijkstra）于1965年提出的。
它是一种避免死锁的算法，主要用于操作系统中进程管理和资源分配。
银行家算法通过计算当前系统中可用资源和各进程所需资源，来判断是否存在安全序列，从而决定是否分配资源。
二、银行家算法基本概念1. 资源：指系统中可供进程使用的资源，如内存、CPU等。
2. 进程：指正在运行的程序，在操作系统中被视为一个独立的实体。
3. 最大需求矩阵：指每个进程所需要的最大资源数量矩阵。
4. 分配矩阵：指当前已经分配给每个进程的资源数量矩阵。
5. 需求矩阵：指每个进程还需要的资源数量矩阵。
6. 可利用资源向量：指当前系统中可供使用的各类资源数量。
7. 安全序列：指一组进程的执行顺序，使得每个进程都能够获得它所需要的资源，从而顺利完成任务。
三、银行家算法基本步骤1. 初始化：在系统启动时，需要对各类资源数量进行初始化，并建立最大需求矩阵、分配矩阵和需求矩阵。
2. 请求资源：当一个进程请求资源时，需要判断该请求是否合法。
如果该请求的资源数量小于等于当前系统中可用的相应资源数量，并且加上该进程已经分配到的资源数量不超过该进程所需的最大资源数量，则该请求是合法的。
3. 分配资源：如果一个请求是合法的，则可以将相应的资源分配给该进程，并更新分配矩阵和需求矩阵。
同时，也需要更新可利用资源向量。
4. 判断安全性：在每次分配资源后，都需要判断当前系统是否存在安全序列。
具体做法是通过模拟各个进程对各类资源的请求和释放过程，来判断是否存在一组安全序列。
如果存在安全序列，则说明当前系统是安全的；否则就不能再分配资源了。
5. 回收资源：当一个进程完成任务后，需要释放已经占用的所有资源，并更新可利用资源向量、分配矩阵和需求矩阵。
深入解析银行家算法
深入解析银行家算法银行家算法是一种用于多进程系统的资源分配和调度算法，目的是确保系统中的各个进程能够安全地访问所需的资源，且不会发生死锁（Deadlock）的情况。
本文将深入解析银行家算法的工作原理和应用。
1. 背景和定义:银行家算法最初由Dijkstra提出，用于解决多进程系统中资源分配的问题。
它基于银行家和客户的关系类比，将系统中的资源视为银行家的资金，将进程视为客户。
银行家必须合理分配资金，以避免资金不足导致系统中的进程无法完成任务。
2. 原理:银行家算法运用了安全性检查（safety check）和资源分配策略。
安全性检查是通过模拟资源分配的情况，判断系统是否处于安全状态，即不存在死锁，可以继续分配资源。
资源分配策略是根据安全性检查的结果，将资源分配给请求资源的进程，确保系统安全性。
3. 数据结构:银行家算法使用以下数据结构：进程的最大需求矩阵(Maximum)，系统已分配资源矩阵(Allocation)，系统可用资源向量(Available)，进程的尚需资源矩阵(Need)。
这些数据结构可以反映每个进程对每种资源的需求量、已分配量和尚需量。
4. 算法流程:银行家算法的流程如下：- 系统初始化：将每个进程的最大需求矩阵、已分配资源矩阵和系统可用资源向量初始化。
- 请求资源：当某个进程请求资源时，首先检查该请求是否超出了其最大需求量和系统可用资源量，如果超出则拒绝请求；否则进入下一步。
- 模拟分配：假设分配资源给该进程，更新进程的已分配资源矩阵和系统可用资源向量。
- 安全性检查：检查系统是否处于安全状态，即不存在死锁。
该检查基于银行家算法的安全性条件，即每个进程的尚需资源量可以得到满足。
- 分配或回滚：如果安全性检查通过，则进程得到资源分配，否则回滚分配过程，恢复之前的状态。
5. 应用场景:银行家算法广泛应用于操作系统中，尤其是在多任务和多进程环境下。
它可以帮助确定是否可以分配资源给某个进程，以避免资源竞争和死锁的问题。
银行家算法总结
银行家算法总结银行家算法是一种用于避免死锁的资源分配算法，它通过动态地检查资源的分配情况来避免可能导致死锁发生的资源请求。
本文将对银行家算法进行详细的总结，包括算法原理、应用场景、实现步骤以及优缺点等方面。
1. 算法原理银行家算法基于资源分配图模型，通过对系统资源的动态分配进行控制，来预防和避免死锁的发生。
它根据系统目前的资源分配情况，判断是否可以满足进程的资源请求，如果可以满足则分配资源，否则进程需要等待。
2. 应用场景银行家算法可以应用于各种资源有限的系统，如操作系统、数据库管理系统等。
它特别适用于多进程并发运行的环境，可以有效地避免死锁的发生，保证系统的稳定性和可用性。
3. 实现步骤银行家算法的实现步骤主要包括以下几个方面：(1) 定义系统资源及其总量：包括各种类型的资源和它们的总量。
(2) 定义各进程的最大需求量：根据系统资源的分配情况和各进程的最大需求量，确定每个进程需要的资源数量。
(3) 定义各进程的已分配资源量：根据当前的资源分配情况，记录每个进程已分配的资源数量。
(4) 定义各进程的需求资源量：根据当前的资源请求情况，记录每个进程的资源需求数量。
(5) 通过银行家算法进行资源分配：根据系统目前的资源分配情况和进程的资源请求情况，判断是否可以为进程分配资源，如果可以则分配资源，并更新系统资源和进程的已分配资源量；如果不可以则进程需要等待资源。
4. 优缺点银行家算法的主要优点是能够避免死锁的发生，确保系统的稳定性和可用性。
它通过对资源的动态分配进行控制，有效地防止了资源的浪费和滥用。
另外，银行家算法还具有较高的灵活性和适应性，可以适应不同规模和复杂度的系统。
然而，银行家算法也存在一些缺点。
首先，它对系统资源的使用情况进行了全局监控，需要实时监测各个进程的资源请求和分配情况，因此会增加系统的开销和复杂度。
其次，银行家算法在一定程度上限制了系统的并发性和吞吐量，可能会导致系统的性能降低。
银行家算法总结
银行家算法总结
一、银行家算法的概念
银行家算法（Banker Algorithm）也被称为安全性算法，它是一种分配资源的算法，可以用来解决系统中的资源分配安全性问题。
它用于模拟处理器资源的分配，使得多个正在执行的进程可以使用更有效和安全的资源调度。
二、银行家算法的原理
银行家算法的原理是基于安全状态，它强调每个进程在新分配的资源上都处于安全状态，否则就不能分配资源，以避免系统出现死锁的情况，因此，在银行家算法中，每个可能的状态都要进行检查，以查看它是否会导致系统失去安全性。
银行家算法使用两个表来实现资源分配安全性：
Max表，用于存储每个进程最多可以拥有的最大资源数量；
Taking表，用于存储每个进程目前正在占有的资源数量。
在运行银行家算法之前，首先必须填写Max表和Taking表，Max 表中每一项必须大于等于0，而Taking表中每项必须小于等于Max 表中对应项的值，因此，只要Max>Taking≥0，就表示系统处于安全状态。
银行家算法详解
银行家算法详解银行家算法（ banker's algorithm ）由 Dijkstra(1065)提出。
他将死锁的问题演示为一个银行家贷款的模型。
一个银行家向一群客户发放信用卡，每个客户有不同的信用额度。
每个客户可以提出信用额度内的任意额度的请求，直到额度用完后再一次性还款。
银行家承诺每个客户最终都能获得自己需要的额度。
所谓“最终”，是说银行家可以先挂起某个额度请求较大的客户的请求，优先满足小额度的请求，等小额度的请求还款后，再处理挂起的请求。
这样，资金能够永远流通。
银行家算法可以用以下图表表示：每个客户和银行家都有交易限额。
银行家只能和限额小于自己限额的客户进行交易。
一旦银行家的限额小于所有客户的限额，便发生了死锁。
如上图所示。
银行家分别和客户1，客户2,客户3进行了交易。
第一次交易时，所有客户的限额都小于银行家的限额，任何客户都可以实现借款；第二次交易时，客户3的限额大小银行家的限额，这时银行家会挂起客户3 的请求；第三次交易时，只有客户3可以进行交易，其它的交易都会被挂起。
直到客户3还款后，银行家才会考虑处理其它客户的交易。
银行家算法其核心是：保证自己的限额至少不小于一个客户的限额。
我们可以用填表法来快速解决银行家算法。
建立一个二维表格：每列数据表示每次交易各个参与者的限额。
这个表格第一列数据是银行家是客户的交易限额，每发生一次交易，增加一列，同时将银行家和发生交易的客户的限额减小。
直到银行家的限额小于某个客户的限额时，交易不能继续进行。
否则便发生死锁。
例题：1、操作系统分配资源时的一个重要考虑是避免死锁的发生．若系统中有同类资源 16 个，由四个进程 P1、P2、P3 和 P4 共享该资源。
已知P1、P2、P3、P4 所需的资源总数分别为8、5、9、6。
各进程请求资源的次序如下表，若系统采用银行家算法为它们分配资源，那么_(1)__依次申请分配会使系统进入不安全状态。
进程申请资源的情况。
银行家算法概述
银行家算法概述银行家算法是一种用于避免死锁的算法，它最初是由荷兰计算机科学家艾兹赫尔·戴克斯特拉在1965年提出的。
银行家算法的主要作用是通过预测资源分配情况，来判断是否存在死锁，并且在不产生死锁的前提下，尽可能地满足进程对资源的需求。
一、什么是死锁？死锁指的是两个或多个进程互相等待对方所持有的资源，导致所有进程都无法继续执行下去。
这种情况下，系统将无法正常运行，并且需要通过强制终止某些进程来解除死锁。
二、银行家算法原理银行家算法主要基于以下三个概念：1.资源：指系统中可供分配的资源，如内存、CPU时间等。
2.进程：指正在运行或等待运行的程序实体。
3.请求：指进程向系统申请获取某种资源。
在使用银行家算法时，首先需要确定每个进程所需要的各类资源数目和当前系统中可用的资源数目。
然后，在每次有新请求时，系统会检查该请求是否能够被满足。
如果该请求能够被满足，系统会尝试为该进程分配资源，并且更新当前系统中可用的资源数目。
如果该请求无法被满足，系统会将该进程置于等待状态。
三、银行家算法的应用银行家算法主要应用于操作系统中，用于避免死锁的发生。
在实际应用中，银行家算法通常被用于以下场景：1.多用户操作系统：在多用户操作系统中，多个用户同时使用计算机资源，因此需要使用银行家算法来确保所有用户都能够得到所需的资源。
2.分布式系统：在分布式系统中，不同节点之间需要共享资源，并且可能会出现死锁情况。
因此需要使用银行家算法来避免死锁的发生。
3.数据库管理系统：在数据库管理系统中，不同的事务可能会竞争相同的资源。
因此需要使用银行家算法来避免死锁情况。
四、银行家算法优缺点优点：1.能够有效地避免死锁的发生。
2.能够尽可能地满足进程对资源的需求。
3.可以根据当前可用资源数目进行动态调整。
缺点：1.需要预先知道每个进程所需的各类资源数目和当前可用的资源数目。
2.无法处理资源的动态分配和释放情况。
3.可能会出现资源浪费的情况。
简述自己对银行家算法的理解
银行家算法（Banker's Algorithm）是一种资源分配和避免死锁的算法，用于管理操作系统中多个进程对有限资源的请求。
它最初由艾德加·戴杰克斯特拉（Edsger Dijkstra）在1973年提出。
银行家算法基于银行家与客户之间的关系进行模拟。
在这个模型中，系统被视为一个银行，进程被视为客户，资源被视为银行的资产。
每个进程在开始时会向系统声明它所需的最大资源数量。
银行家算法通过以下方式来避免死锁和分配资源：
分配前的安全性检查：在为进程分配资源之前，银行家算法会进行安全性检查，以确保分配不会导致系统陷入死锁状态。
它会检查系统是否有足够的可用资源以满足进程的需求。
资源分配：只有当分配资源不会导致系统进入不安全状态时，银行家算法才会为进程分配资源。
它会根据进程所声明的最大资源需求、当前已分配的资源以及系统中可用的资源来进行合理的分配。
进程释放资源：当进程完成其任务时，银行家算法会要求进程释放已分配的资源，以便重新分配给其他进程。
银行家算法的目标是确保资源分配的安全性和避免系统陷入死锁状态。
通过预先评估资源的分配情况，它可以防止进程因争夺资源而发生死锁，并确保系统的稳定运行。
需要注意的是，银行家算法的实现需要系统跟踪和管理资源的状态，以及对进程的资源请求进行监控和控制。
它是一种重要的资源管理工具，广泛应用于操作系统和并发编程领域，以确保系统的可靠性和稳定性。
深入解析银行家算法
内容摘要
会去改变自己的生活，只要我们努力和创新，就能够实现自己的梦想和目标。
银行家算法起源于20世纪60年代，由美国学者Dijkstra提出。当时，由于计 算机系统资源有限，如何合理地分配资源成为了一个重要的问题。Dijkstra通过 研究银行借贷系统的运作原理，提出了银行家算法这一概念。
一、背景
该算法以银行借贷系统为原型，对计算机系统中资源分配和进程执行进行管 理，以确保系统稳定运行。
四、剖析
4、如果超过最大限制，则不分配资源；否则，分配资源； 5、每个进程在执行过程中需要释放所占用的资源，并更新资源使用情况；
四、剖析
6、在系统运行过程中，不断进行资源分配和释放，以确保系统稳定运行。
五、展望
五、展望
随着计算机技术的不断发展，银行家算法的应用前景也越来越广阔。在未来， 银行家算法将在更多领域得到应用，例如云计算、人工智能、物联网等。在这些 领域中，银行家算法可以用于优化资源分配和提高系统的稳定性。同时，随着分 布式系统和并
内容摘要
《穷人的银行家》是一本非常有意义的书籍，它讲述了如何通过小额贷款项 目帮助贫困人群改变自己的生活的故事。这本书让我认识到贫困不是一个无法解 决的问题，而是一个可以通过努力和创新得到缓解的问题。我也意识到社会变革 需要领导者和组
内容摘要
织者的积极参与和推动，以及每个人都有能力和意愿去改变自己的生活。
三、银行家算法的优点
三、银行家算法的优点
银行家算法具有以下优点： 1、避免死锁：通过预判和避免可能导致死锁的资源分配，银行家算法可以避 免死锁的发生。
银行家算法的原理及应用
银行家算法的原理及应用1. 什么是银行家算法银行家算法是一种用于处理资源分配问题的算法。
它是由荷兰计算机科学家Edsger Dijkstra 在1965年提出的。
银行家算法的目的是确保在多个进程同时请求资源的情况下，系统能够避免死锁的发生，并保证资源的安全分配。
2. 银行家算法的原理银行家算法的核心原理是基于安全序列的概念。
安全序列是指系统根据当前可用资源数判断是否存在一种资源分配顺序，使得所有进程都能完成执行而不会发生死锁。
银行家算法通过以下步骤实现：2.1 系统初始化•初始化资源分配表：记录每个进程的最大资源需求、已分配资源数和当前需求资源数。
•初始化可用资源表：记录系统当前可用的资源数量。
2.2 进程资源请求当一个进程请求资源时，系统会进行如下判断：•判断请求资源数是否小于等于当前需求资源数。
•判断请求资源数是否小于等于可用资源数。
如果以上两个条件都满足，则进程可以分配资源。
系统会进行如下操作：•分配请求的资源给进程。
•更新资源分配表和可用资源表。
•判断系统是否存在安全序列，如果存在，则系统处于安全状态。
否则，系统处于不安全状态，请求被拒绝。
2.3 进程资源释放当一个进程释放资源时，系统会进行如下操作：•释放进程持有的资源。
•更新资源分配表。
•判断系统是否存在安全序列，如果存在，则系统处于安全状态。
否则，系统处于不安全状态。
3. 银行家算法的应用银行家算法主要应用于多进程系统中的资源分配管理。
它可以避免死锁的发生，保证系统的安全性和可靠性。
以下是银行家算法的几个常见应用场景：3.1 操作系统操作系统作为多进程系统的核心，需要对系统中的各个进程进行资源分配管理。
银行家算法可以确保资源的合理分配，避免进程之间的竞争和死锁情况的发生。
3.2 分布式系统分布式系统中的节点通常是相互独立并且同时工作的。
银行家算法可以帮助节点进行资源的合理分配和调度，确保系统的高效和稳定运行。
3.3 云计算云计算平台通常需要对大量用户的资源请求进行管理和调度。
银行家算法（安全序列）
银⾏家算法（安全序列）银⾏家算法银⾏家算法（Banker's Algorithm）是⼀个避免死锁（Deadlock）的著名算法，是由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年为T.H.E系统设计的⼀种避免死锁产⽣的算法。
它以银⾏借贷系统的分配策略为基础，判断并保证系统的安全运⾏。
安全状态如果存在⼀个由系统中所有进程构成的安全序列P1，…，Pn，则系统处于安全状态。
安全状态⼀定是没有死锁发⽣。
不安全状态不存在⼀个安全序列。
不安全状态不⼀定导致死锁。
数据结构1）可利⽤资源向量Available是个含有m个元素的数组，其中的每⼀个元素代表⼀类可利⽤的资源数⽬。
如果Available[j]=K，则表⽰系统中现有Rj类资源K个。
2）最⼤需求矩阵Max这是⼀个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每⼀个进程对m类资源的最⼤需求。
如果Max[i,j]=K，则表⽰进程i需要Rj类资源的最⼤数⽬为K。
3）分配矩阵Allocation这也是⼀个n×m的矩阵，它定义了系统中每⼀类资源当前已分配给每⼀进程的资源数。
如果Allocation[i,j]=K，则表⽰进程i当前已分得Rj类资源的数⽬为K。
4）需求矩阵Need。
这也是⼀个n×m的矩阵，⽤以表⽰每⼀个进程尚需的各类资源数。
如果Need[i,j]=K，则表⽰进程i还需要Rj类资源K个，⽅能完成其任务。
Need[i,j]=Max[i,j]-Allocation[i,j]算法原理我们可以把操作系统看作是银⾏家，操作系统管理的资源相当于银⾏家管理的资⾦，进程向操作系统请求分配资源相当于⽤户向银⾏家贷款。
为保证资⾦的安全，银⾏家规定：(1) 当⼀个顾客对资⾦的最⼤需求量不超过银⾏家现有的资⾦时就可接纳该顾客；(2) 顾客可以分期贷款，但贷款的总数不能超过最⼤需求量；(3) 当银⾏家现有的资⾦不能满⾜顾客尚需的贷款数额时，对顾客的贷款可推迟⽀付，但总能使顾客在有限的时间⾥得到贷款；(4) 当顾客得到所需的全部资⾦后，⼀定能在有限的时间⾥归还所有的资⾦.操作系统按照银⾏家制定的规则为进程分配资源，当进程⾸次申请资源时，要测试该进程对资源的最⼤需求量，如果系统现存的资源可以满⾜它的最⼤需求量则按当前的申请量分配资源，否则就推迟分配。
银行家算法简要概述
一．需求分析⏹银行模拟系统要求模拟银行一天0～closetime的营业情况，业务总共分为两类。
存款与取款。
开始银行拥有一定数量的总额total供运行。
程序运行输出银行在处理业务后的事件表。
包括时间，存款数量，取款数量，银行余額，等待情况。
⏹程序输入的形式是按以下顺序输入到屏幕中，只需按照提示操作即可：银行总余額–>银行运行时间->交易时间上、下界->事件时间上、下界->客户存取金额⏹程序输出的形式是按照时间顺序输出银行运行期间的事件表⏹程序的功能是模拟显示银行在整个营业阶段的运行状况二．概要设计本程序中用到的抽象数据类型有伪随机数类random，队列类bankqueue，客户类client伪随机数类random的定义如下：class random{public:random();//空构造函数random(unsigned short initialSeed);//带参构造unsigned short randomInterger();//种子seed产生函数double rabdomDouble();//双精度数产生函数double between(double low ,double high);//围随机数产生函数（double 型）int between(int low,int high);//围随机数产生函数（int型）private:unsigned short seed;};客户类client的定义如下：class Client{public:int num;int money;Client *next;int Dealingtime;int Casetime;};客户队列bankqueue定义如下:class bankqueue{public:int n;bankqueue();//构造~bankqueue();//析构void enqueue(Client * c);//进队列Client* dequeue();//出队列int isEmpty();//判断空否void deleteALLValues();//删除所有元素private:Client *front,*tail;};本程序利用队列结果储存客户信息:三． 详细设计随机数类实现：●随机数类构造 {种子=时钟; }●返回短整数的函数 {乘数=33339;加数=759812;种子=(乘数*种子+加数)%31637687;返回种子; }●在low 和high 之间产生整型随机数{调用返回短整数的函数+low；}银行节点和队列类实现：●银行队列构造函数{前指针=0;尾指针=0;长度=0;}●析构函数{}；进队列函数(银行节点指针){节点指针数据复制到新节点指针数据如果队列空{前指针=0;尾指针=0}尾指针=0；长度+1；}出队列{新建指针P头指针向前走查看队列是否为空返回指针P}●判断队列是否为空{返回头指针是否为0；}删除所有元素{长度，尾指针置0；从队列里弹出节点并删除}四．调试分析➢银行模拟系统调试过程中遇到的问题:由于要运用到文件输入输出流，无法访问Bank类的私有数据，故将大部分程序写入Main函数中经验和体会等：从写完代码到调试成功，最后不断的改进和完善，不仅巩固了类定义和实现，还极大的挑战了我们编程能力。
银行家算法
银行家算法银行家算法是一种用来避免操作系统死锁出现的有效算法，所以在引入银行家算法的解释之前，有必要简单介绍下死锁的概念。
死锁：是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。
此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
死锁的发生必须具备以下四个必要条件：1）互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。
如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。
2）请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
3）不抢占条件：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
4）循环等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2，···，Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源。
避免死锁算法中最有代表性的算法就是Dijkstra E.W 于1968年提出的银行家算法，银行家算法是避免死锁的一种重要方法，防止死锁的机构只能确保上述四个条件之一不出现，则系统就不会发生死锁。
为实现银行家算法，系统必须设置若干数据结构，同时要解释银行家算法，必须先解释操作系统安全状态和不安全状态。
安全序列:是指一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，即对于每一个进程Pi(1≤i≤n），它以后尚需要的资源量不超过系统当前剩余资源量与所有进程Pj (j < i )当前占有资源量之和。
安全状态：如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序列P1，…，Pn，则系统处于安全状态。
安全状态一定是没有死锁发生。
银行家算法及流程图
p[l++]=i;
i=-1;
}
else
{
continue;
}
}
if(l==m)
{
cout<<"系统是安全的"<<endl;
cout<<"安全序列:"<<endl;
for(i=0;i<l;i++)
{
cout<<p[i];
if(i!=l-1)
{
cout<<"-->";
}
}
cout<<""<<endl;
银行家算法及流程图
算法的实现
一、初始化
由用户输入数据，分别对可利用资源向量矩阵AVAILABLE、最大需求矩阵MAX、分配矩阵ALLOCATION、需求矩阵NEED赋值。
二、银行家算法
在避免死锁的方法中，所施加的限制条件较弱，有可能获得令人满意的系统性能。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终都处于安全状态，便可以避免发生死锁。
if(NEED[i][j]<0)
{
cout<<"您输入的第"<<i+1<<"个进程所拥有的第"<<j+1<<"个资源数错误,请重新输入:"<<endl;
j--;
continue;
}
}
}
cout<<"请输入各个资源现有的数目:"<<endl;
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一、课程设计目的和意义本设计的目的是通过编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用适当的算法，有效地防止和避免死锁地发生。
集体要求如下：（1）模拟一个银行家算法；（2）初始化时让系统拥有一定的资源；（3）用键盘输入的方式申请资源；（4）如果预分配后，系统处于安全状态，则修改系统的资源分配情况；（5）如果预分配后，系统处于不安全状态，则提示不能满足请求，此次课程设计的主要内容时模拟实现动态资源分配。
同时要求编写和调试一个系统动态资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生。
银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。
死锁的产生，必须同时满足四个条件，即一个资源每次只能由一个进程张勇；第二个为等待条件，即一个进程请求资源不能满足时，它必须等待，单它仍继续宝石已得到的所有其他资源；第三个为非剥夺条件，即在出现死锁的系统中一定有不可剥夺使用的资源；第四个为循环等待条件，系统中存在若干个循环等待的进程，即其中每一个进程分别等待它前一个进程所持有的资源。
防止死锁的机构只能确保上述四个条件之一不出现，则系统就不会发生死锁。
通过这个算法可以用来解决生活中的实际问题，如银行贷款等。
二、方案设计及开发过程（一）银行家算法，顾名思义是来源于银行的借贷业务，一定数量的本金要应多个客户的借贷周转，为了防止银行加资金无法周转而倒闭，对每一笔贷款，必须考察其是否能限期归还。
在操作系统中研究资源分配策略时也有类似问题，系统中有限的资源要供多个进程使用，必须保证得到的资源的进程能在有限的时间内归还资源，以供其他进程使用资源。
如果资源分配不得到就会发生进程循环等待资源，则进程都无法继续执行下去的死锁现象。
把一个进程需要和已占有资源的情况记录在进程控制中，假定进程控制块PCB其中“状态”有就绪态、等待态和完成态。
当进程在处于等待态时，表示系统不能满足该进程当前的资源申请。
“资源需求总量”表示进程在整个执行过程中总共要申请的资源量。
显然，，每个进程的资源需求总量不能超过系统拥有的资源总数, 银行算法进行资源分配可以避免死锁.（二）.算法描述1.银行家算法:设进程i提出请求Request[n]，则银行家算法按如下规则进行判断。
(1)如果Request[n]>Need[i，n]，则报错返回。
(2)如果Request[n]>Available，则进程i进入等待资源状态，返回。
(3)假设进程i的申请已获批准，于是修改系统状态：Available=Available-RequestAllocation=Allocation+RequestNeed=Need-Request(4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。
2.安全性检查(1)设置两个工作向量Work=Available；Finish[M]=False(2)从进程集合中找到一个满足下述条件的进程，Finish [i]=FalseNeed<=Work如找到，执行(3)；否则，执行(4)(3)设进程获得资源，可顺利执行，直至完成，从而释放资源。
Work=Work+AllocationFinish=TrueGO TO 2(4)如所有的进程Finish[M]=true，则表示安全；否则系统不安全。
3.数据结构假设有M个进程N类资源，则有如下数据结构:#define W 10#define R 20int M ; //总进程数int N ; //资源种类int ALL_RESOURCE[W]; //各种资源的数目总和int MAX[W][R]; //M个进程对N类资源最大资源需求量int AVAILABLE[R]; //系统可用资源数int ALLOCATION[W][R]; //M个进程已经得到N类资源的资源量int NEED[W][R]; //M个进程还需要N类资源的资源量int Request[R]; //请求资源个数4.主要函数说明void showdata(); //主要用来输出资源分配情况void changdata(int); //主要用来输出资源分配后后的情况void rstordata(int); //用来恢复资源分配情况,如:银行家算法时,由于分配不安全则要恢复资源分配情况int chkerr(int); //银行家分配算法的安全检查void bank() ; //银行家算法5源程序#include "string.h"#include "iostream"using namespace std;#define FALSE 0#define TRUE 1#define W 10#define R 20int M ; //总进程数int N ; //资源种类int ALL_RESOURCE[W];//各种资源的数目总和int MAX[W][R]; //M个进程对N类资源最大资源需求量int AVAILABLE[R]; //系统可用资源数int ALLOCATION[W][R]; //M个进程已经得到N类资源的资源量int NEED[W][R]; //M个进程还需要N类资源的资源量int Request[R]; //请求资源个数void showdata() //函数showdata,输出资源分配情况{int i,j;cout<<"各种资源的总数量(all):"<<endl;cout<<" ";for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<ALL_RESOURCE[j];cout<<endl<<endl;cout<<"系统目前各种资源可用的数为(available):"<<endl;cout<<" ";for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<AVAILABLE[j];cout<<endl<<endl;cout<<" 各进程还需要的资源量(need):"<<endl<<endl;cout<<" 资源0"<<" 资源1"<<" 资源2"<<endl;for (i=0;i<M;i++)for (i=0;i<M;i++){cout<<"进程p"<<i<<": ";for (j=0;j<N;j++)cout<<NEED[i][j]<<" ";;cout<<endl;}cout<<endl;cout<<" 各进程已经得到的资源量(allocation): "<<endl<<endl;cout<<" 资源0"<<" 资源1"<<" 资源2"<<endl;for (i=0;i<M;i++){cout<<"进程p"<<i<<": ";for (j=0;j<N;j++)cout<<ALLOCATION[i][j]<<" ";cout<<endl;}cout<<endl;}void changdata(int k) //函数changdata,改变可用资源和已经拿到资源和还需要的资源的值{int j;for (j=0;j<N;j++){AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j];ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j];NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j];}}void rstordata(int k) //函数rstordata,恢复可用资源和已经拿到资源和还需要的资源的值{int j;for (j=0;j<N;j++){ AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+Request[j];ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]-Request[j];NEED[k][j]=NEED[k][j]+Request[j];}}int chkerr(int s) //函数chkerr,检查是否安全{ int WORK,FINISH[W];int i,j,k=0;for(i=0;i<M;i++)FINISH[i]=FALSE;for(j=0;j<N;j++){WORK=AVAILABLE[j];i=s;do{if(FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK){WORK=WORK+ALLOCATION[i][j];FINISH[i]=TRUE;i=0;}else{ i++;}}while(i<M);for(i=0;i<M;i++)if(FINISH[i]==FALSE){cout<<endl;cout<<" 系统不安全!!! 本次资源申请不成功!!!"<<endl;cout<<endl;return 1;}}cout<<endl;cout<<" 经安全性检查，系统安全，本次分配成功。
"<<endl;cout<<endl;return 0;}void bank() //银行家算法{int i=0,j=0;char flag='Y';while(flag=='Y'||flag=='y'){i=-1;while(i<0||i>=M){cout<<" 请输入需申请资源的进程号（从P0到P"<<M-1<<"，否则重输入!）:";cout<<"p";cin>>i;if(i<0||i>=M)cout<<" 输入的进程号不存在，重新输入!"<<endl;}cout<<" 请输入进程P"<<i<<"申请的资源数:"<<endl;for (j=0;j<N;j++){cout<<" 资源"<<j<<": ";cin>>Request[j];if(Request[j]>NEED[i][j]) //若请求的资源数大于进程还需要i类资源的资源量j{cout<<" 进程P"<<i<<"申请的资源数大于进程P"<<i<<"还需要"<<j<<"类资源的资源量!";cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl;flag='N';break;}else{if(Request[j]>AVAILABLE[j]) //若请求的资源数大于可用资源数{cout<<" 进程P"<<i<<"申请的资源数大于系统可用"<<j<<"类资源的资源量!";cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl;flag='N';break;}}}if(flag=='Y'||flag=='y'){changdata(i); //调用changdata(i)函数，改变资源数if(chkerr(i)) //若系统安全{rstordata(i); //调用rstordata(i)函数，恢复资源数showdata(); //输出资源分配情况}else //若系统不安全showdata(); //输出资源分配情况}else //若flag=N||flag=nshowdata();cout<<endl;cout<<" 是否继续银行家算法演示,按'Y'或'y'键继续,按'N'或'n'键退出演示: ";cin>>flag;}}void main() //主函数{int i=0,j=0,p;cout<<"请输入总进程数:"<<endl;cin>>M;cout<<"请输入总资源种类:"<<endl;cin>>N;cout<<"请输入总资源数(all_resource):"<<endl;for(i=0;i<N;i++)cin>>ALL_RESOURCE[i];cout<<"依次输入各进程所需要的最大资源数量(max):"<<endl;for (i=0;i<M;i++){for (j=0;j<N;j++){do{cin>>MAX[i][j];if (MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j])cout<<endl<<"占有资源超过了声明的该资源总数,请重新输入"<<endl;}while (MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j]);}}cout<<"依次输入各进程已经占据的资源数量(allocation):"<<endl;for (i=0;i<M;i++){for (j=0;j<N;j++){do{cin>>ALLOCATION[i][j];if (ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j])cout<<endl<<"占有资源超过了声明的最大资源,请重新输入"<<endl;}while (ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]);}}//初始化资源数量for (j=0;j<N;j++){ p=ALL_RESOURCE[j];for (i=0;i<M;i++){p=p-ALLOCATION[i][j];//减去已经被占据的资源AVAILABLE[j]=p;if(AVAILABLE[j]<0)AVAILABLE[j]=0;}}for (i=0;i<M;i++)for(j=0;j<N;j++)NEED[i][j]=MAX[i][j]-ALLOCATION[i][j];showdata();bank();}。