演算法介紹：

程式實現：

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			程式：銀行家演算法實現
			作者：小單
			時間: 2013年11月5日

******************************************************/
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

#define MAXPROCESS  50  //所能執行的程序最大數
#define MAXRESOURCE 50  //資源最大數

//銀行家演算法中的資料結構
int Available[MAXRESOURCE];  //可用資源向量
int Max[MAXPROCESS][MAXRESOURCE];   //最大需求矩陣
int Allocation[MAXPROCESS][MAXRESOURCE];  //分配矩陣
int Need[MAXPROCESS][MAXRESOURCE];   //需求矩陣
int Request[MAXPROCESS][MAXRESOURCE];  //請求向量

//安全性演算法中的資料結構
int Work[MAXRESOURCE];    //工作向量
bool Finish[MAXPROCESS];    //表示是否有足夠的資源分配給程序
int SafeSeries[MAXPROCESS];  //安全序列

////////////////////////////////////////////////////
int n;  //當前系統中的程序數
int m;   //當前系統中的資源數



//////////////////////////////////////////////////////////
//演算法初始化
void InitAlgorithm()
{
	cout << "請輸入系統所要執行的程序總數:";
	cin >> n;
	cout << "請輸入系統中分配的資源種類數：";
	cin >> m;
	int i,j;

	//可利用資源向量的初始化
	cout << "請分別輸入" << m << "類資源的當前可利用資源數目:";
	for( i = 0; i < m; ++i )
	{
		cin >> Available[i];
	}

	//最大需求矩陣的初始化
	cout << "請輸入各程序對各資源的最大需求矩陣(按"
		<< n << "*" << m << "矩陣格式輸入):" << endl;
	for( i = 0; i < n; ++i )
	{
		for( j = 0; j < m; ++j )
		{
			cin >> Max[i][j];
		}
	}

	//分配矩陣的初始化
	cout << "請輸入分配矩陣(按"
		<< n << "*" << m << "矩陣格式輸入):" << endl;
	for( i = 0; i < n; ++i )
	{
		for( j = 0; j < m; ++j )
		{
			cin >> Allocation[i][j];
		}
	}

	//需求矩陣的初始化
	cout << "請輸入此刻的需求矩陣(按"
	<< n << "*" << m << "矩陣格式輸入):" << endl;
	for( i = 0; i < n; ++i )
	{
		for( j = 0; j < m; ++j )
		{
			cin >> Need[i][j];
		}
	}

}

//輸出資源分配情況
void PrintSrcAlloc()
{
	int i,j;
	for( i = 0; i < n; ++i )
	{
		cout << "程序P" << i << "的總體分配情況:" << endl;
		cout << "\tMax: ";
		for( j = 0; j < m; ++j )
		{
			cout << Max[i][j] << " ";
		}
		cout << endl;

		cout << "\tAllocation：";
		for( j = 0; j < m; ++j )
		{
			cout << Allocation[i][j] << " ";
		}
		cout << endl;

		cout << "\tNeed：";
		for( j = 0; j < m; ++j )
		{
			cout << Need[i][j] << " ";
		}
		cout << endl;
		cout << endl;
	}

	cout << "可利用資源情況：";
	for( i = 0; i < m; ++i )
	{
		cout << Available[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << endl;

}

//輸出此時程序iProcess利用安全性演算法的分析情況
void PrintSafeSeries( int iProcess )
{
	int j;
	cout << "程序P" << iProcess << "的安全性分析情況:" << endl;
	cout << "\tWork: ";
	for( j = 0; j < m; ++j )
	{
		cout << Work[j] << " ";
	}
	cout << endl;
	
	cout << "\tNeed：";
	for( j = 0; j < m; ++j )
	{
		cout << Need[iProcess][j] << " ";
	}
	cout << endl;
	
	cout << "\tAllocation：";
	for( j = 0; j < m; ++j )
	{
		cout << Allocation[iProcess][j] << " ";
	}
	cout << endl;
	
	cout << "\tWork + Allocation：";
	for( j = 0; j < m; ++j )
	{
		cout << Work[j] + Allocation[iProcess][j] << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "Finish[" << iProcess << "] = " << Finish[iProcess] << endl;
	cout << endl;


}

//判斷是否存在安全序列
bool IsSafe()
{
	int i;
	for( i = 0; i < n; ++i )
	{
		if( !Finish[i] )
			return false;  //不存在安全序列
	}
	return true;//存在安全序列
}

//介面
void Menu()
{
	cout << "\t\t ==========================================="  << endl;
	cout << "\t\t|                                           |" << endl;
	cout << "\t\t|         程式：銀行家演算法的模擬實現        |" << endl;
	cout << "\t\t|         作者：小單                        |" << endl;
	cout << "\t\t|         時間：2013.11.5                   |" << endl;
	cout << "\t\t|                                           |" << endl;
	cout << "\t\t ==========================================="  << endl;
}


//選出滿足條件的程序
//函式返回程序編號
//若不存在滿足條件的，則返回false,否則返回true
bool SelectProcess( int &iProcNum )
{
	iProcNum = -1;
	int i, j;
	for( i = 0; i < n; ++i )
	{
  		if ( Finish[i] )  //Finish[i] != false
		{
			continue;
		}
		for ( j = 0; j < m; ++j )
		{
			if ( Need[i][j] > Work[j] )
			{
				break;
			}
		}
		if ( j == m )  //滿足條件
		{
			iProcNum = i;
			return true;  
		}
	}
	return false;
}

//安全性演算法
bool SafeAlgorithm()
{
	int i,j;

	//初始化Finish向量
	for( i = 0; i < n; ++i )
	{
		Finish[i] = false;
	}

	//初始化工作向量
	for ( j = 0; j < m; ++j )
	{
		Work[j] = Available[j];
	}

	int iProcNum;
	//選擇滿足條件的程序
	i = 0;
	while( SelectProcess( iProcNum) )
	{
		Finish[iProcNum] = true;
		PrintSafeSeries( iProcNum );  //輸出此時利用安全性演算法的分析情況
		int k;
		for ( k = 0; k < m; ++k )
		{
			Work[k] += Allocation[iProcNum][k];
		}
		SafeSeries[i++] = iProcNum;  //程序號加入安全序列陣列

		
	}

	if( IsSafe() )
	{
		return true;  //存在一個安全序列
	}

	return false;  //不存在一個安全序列

}


//銀行家演算法
void BankAlgorithm()
{
	int i,j;
	cout << "請輸入請求分配的程序號(0 - " << n-1 << "): ";
	cin >> i;
	cout << "請依次輸入程序P" << i << "對" << m << "類資源的請求分配量: ";
	for( j = 0; j < m; ++j )
	{
		cin >> Request[i][j];
	}

	//步驟一
	for( j = 0; j < m; ++j )
	{
		if( Request[i][j] > Need[i][j] )
		{
			cout << "請求的資源已超過該資源宣佈的最大值，請求資源失敗!!" << endl;
			return;
		}
	}

	//步驟二
	for( j = 0; j < m; ++j )
	{
		if( Request[i][j] > Available[j] )
		{
			cout << "沒有足夠的資源，請求資源失敗!!" << endl;
			return;
		}
	}

	//步驟三
	//系統試探著把資源分配給程序Pi，並修改相應的數值
	for ( j = 0; j < m; ++j )
	{
		Available[j] -= Request[i][j];
		Allocation[i][j] += Request[i][j];
		Need[i][j] -= Request[i][j];
	}

	//步驟四
	//系統執行安全性演算法
	if ( !SafeAlgorithm() ) //檢測到不安全，則恢復原來的狀態
	{
		for ( j = 0; j < m; ++j )
		{
			Available[j] += Request[i][j];
			Allocation[i][j] -= Request[i][j];
			Need[i][j] += Request[i][j];
		}	
	}

}



int main()
{
	Menu();
	InitAlgorithm();
	PrintSrcAlloc();  //列印當前資源情況
	system("pause");
	SafeAlgorithm();
	while(1)
	{
		string flag;
		if( IsSafe() )
		{
			//存在安全序列
			cout << "恭喜！！資源分配成功!!" << endl;
			int i;
			cout << "此時刻存在的一個安全序列為：";
			for ( i = 0; i < n - 1; ++i )
			{
				cout << "P" << SafeSeries[i] << "-->";
			}
			cout << "P" << SafeSeries[i] << endl;
			cout << "繼續操作嗎？[Y/N]:";
			cin >> flag;
		}
		else
		{
			cout << "資源分配失敗!!" << endl;
			cout << "繼續操作嗎？[Y/N]:";
			cin >> flag;
		}

		if ( flag == "Y" || flag == "y" )
		{
			;
		}
		else
		{
			break;
		}
		BankAlgorithm(); //執行銀行家演算法

	}


	return 0;

}