哲学家进餐问题讲课教案Word下载.docx
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即设计一个能安排哲学家正常生活的程序。
为哲学家设计3种状态,即“等待”“进餐”“思考”。
每个哲学家重复进行“等待”->
“进餐”->
“思考”的行动循环。
其中:
“等待”->
“进餐”:
只有一个哲学家处于等待进餐状态,且左右手两边的餐具都处于“空闲”状态时,可以发生这种状态改变。
此状态改变发生后,哲学家拿起左右手两边的餐具。
“思考”:
此状态改变发生后,哲学家放下左右手上的餐具。
餐具状态由“使用中”转变为“空闲”。
“思考”->
“等待”:
哲学家思考结束后,无条件转入等待状态。
由上所述,程序中应设置6个元素的信号量数组用来保持哲学家之间的同步。
2.2系统平台、语言及工具
(1)操作系统:
Windows
(2)程序设计语言:
C++
(3)工具:
VC++6.0
2.3不论是硬件临界资源,还是软件临界资源,多个进程必须互斥地对它进行访问。
每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区(CriticalSection)。
每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区(CriticalSection)(临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源)。
每次只准许一个进程进入临界区,进入后不允许其他进程进入。
不论是硬件临界资源,还是软件临界资源,多个进程必须互斥地对它进行访问。
三、系统详细设计
否
是
程序中定义一个哲学家类,包含两个私有对象和四个公有对象。
Number对象:
哲学家的编号。
Status对象:
用于保存当前该哲学家的状态,0表示正在等待(即处于饥饿状态)1表示得到筷子正在吃饭,2表示正在思考
Philosopher(intnum)方法:
哲学家类构造函数,参数num表示哲学家编号
find()const方法:
返回该哲学家编号
getinfo()const方法:
返回哲学家当前状态
Change()方法:
根据题目要求改变哲学家的状态(等待->
进餐->
思考->
等待…………)
另外,程序中包含一个公有对象,bool类型数组tools[6],用来保存6根筷子当前状态:
true表示该筷子当前空闲,false表示该筷子当前正被使用。
程序中还包含两个公有函数:
print和toolstatus。
Print用来返回一个哲学家的状态,toolstatus用来返回一根筷子的状态。
四、系统的主要源代码
#include<
windows.h>
time.h>
string>
iostream>
assert.h>
usingnamespacestd;
//控制活动线程数目的信号量(保护线程共享资源)
booltools[6];
//全局变量,用餐工具
CRITICAL_SECTIONcs;
//信号量,在线程中使用,临界区
classPhilosopher
{
private:
intnumber;
intstatus;
/*标记当前哲学家的状态,0表示正在等待(即处于饥饿状态),1表示得到两支筷子正在吃饭,2表示正在思考*/
public:
Philosopher(intnum=0):
status
(2),number(num){}
intfind()const{returnnumber;
}
intgetinfo()const{returnstatus;
voidChange();
//状态改变函数
};
voidPhilosopher:
:
Change()
EnterCriticalSection(&
cs);
//进入临界区
if(status==1)//正在进餐
{
tools[number%6]=true;
//放下左手工具
tools[(number-1)%6]=true;
//放下右手工具
status=2;
//改变状态为思考
}
elseif(status==2)//思考中
{
status=0;
//改变状态为等待
}
elseif(status==0)//等待中
if(tools[number%6]&
&
tools[(number-1)%6])//左右手两边工具均为空闲状态
tools[number%6]=false;
//拿起左手工具
tools[(number-1)%6]=false;
//拿起右手工具
status=1;
LeaveCriticalSection(&
}
stringprint(Philosopher*pA)
//pA->
Change();
inti=pA->
getinfo();
stringstr;
if(i==0)
str="
等待"
;
elseif(i==1)
就餐"
elsestr="
思考"
returnstr;
stringtoolstatus(boola)
{
stringstate;
if(a==true)
state="
闲"
if(a==false)
用"
returnstate;
}
intmain()
charcon='
y'
//判断是否继续
for(inti=0;
i<
6;
i++)
tools[i]=true;
//3组筷子都未使用,初始化
PhilosopherP1
(1),P2
(2),P3(3),P4(4),P5(5),P6(6);
InitializeCriticalSection(&
//初始化初始化临界区
cout<
<
"
哲学家们开始生活:
endl;
while(con=='
)
{
P1.Change();
P2.Change();
P3.Change();
P4.Change();
P5.Change();
P6.Change();
当前状态为:
"
P1.find()<
print(&
P1)<
P6.find()<
P6)<
"
toolstatus(tools[0])<
toolstatus(tools[1])<
P2.find()<
P2)<
"
toolstatus(tools[5])<
toolstatus(tools[2])<
P5.find()<
P5)<
toolstatus(tools[4])<
toolstatus(tools[3])<
P3.find()<
P3)<
P4.find()<
P4)<
--------------------------"
若要继续下一状态,输入y;
输入其他,结束程序:
cin>
>
con;
Sleep(20);
DeleteCriticalSection(&
//退出资源区
return0;
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