類比實現作業系統調度演算法__演算法

  之前學習作業系統的時候對作業系統的一些調度演算法比較感興趣，所以自己類比實現了一下作業系統演算法的調度，我主要類比實現了短作業優先和先來先服務調度演算法。代碼有點長，加上測試代碼估計有300行左右吧，放在這裡的話看起來也不方便（算了，還是放在下面吧，免得看的人覺得麻煩）。我先把實現的結果截圖放在下面吧，然後再附上代碼，其實在我的github上面也有這些代碼的，地址： https://github.com/admin-zou/DS/tree/master/scheduling

標頭檔： //scheduling.h

#ifndef _SCHEDULING_#define _SCHEDULING_#include <iostream>#include <stdlib.h>using namespace std;enum Tag{UNSHD,SHD}; //標記是否被調度過struct PCB{int      pcbid;//進程號size_t  arrtime;//到達時間size_t  sertime;//服務時間size_t  begtime;//開始時間size_t  endtime;//完成時間size_t  turntime;//周轉時間float    weighttime;//帶權周轉時間PCB *   next;//指向下個節點的指標Tag     tag;//標記是否被調度過PCB(int n=0,size_t a=0,size_t s=0):pcbid(n),arrtime(a),sertime(s),begtime(0),endtime(0),turntime(0),weighttime(0),next(NULL),tag(UNSHD){}};class scheduling{public:scheduling():_curtime(0),_tasknum(0){_head = new PCB();}/////先來先服務演算法void FIFS(){if(empty()){cout<<"沒有任務";exit(-1);}_clear();  //清理一下，可重複計算_sort_t(); //按到達時間排序PCB* cur = _head->next;while(NULL != cur){if(_curtime < cur->arrtime){ _curtime = cur->arrtime; }cur->begtime = _curtime; cur->endtime = _curtime + cur->sertime;//完成時間等於開始時間加服務時間cur->turntime = cur->endtime - cur->arrtime; //周轉時間=完成時間-到達時間cur->weighttime  = (float)cur->turntime / (float)cur->sertime;  //帶權周轉時間=周轉時間/服務時間cur->tag = SHD; //標記為已經服務_curtime += cur->sertime;cur = cur->next;}}/////短作業void Short(){if (empty()){cout << "沒有任務";exit(-1);}_clear();  //清理一下，可重複計算_sort_t(); //按到達時間排序PCB* cur = _head->next;while (NULL != cur){if (_curtime < cur->arrtime){_curtime = cur->arrtime;}cur->begtime = _curtime;cur->endtime = _curtime + cur->sertime;//完成時間等於開始時間加服務時間cur->turntime = cur->endtime - cur->arrtime; //周轉時間=完成時間-到達時間cur->weighttime = (float)cur->turntime / (float)cur->sertime; //帶權周轉時間=周轉時間/服務時間cur->tag = SHD; //標記為已經服務_curtime += cur->sertime;cur = cur->next;//將該進程調度完的時刻已經到達的進程按短作業優先排序_sort_l(cur,_curtime);  //從該進程開始進行短作業排序}}void Init_task(){int tasknum=0;size_t id=0;size_t atime=0;size_t stime=0;cout<<"請輸入任務的個數:";cin>>tasknum;for(int i = 0; i<tasknum;i++){cout<<"請分別輸入任務的編號,到達時間,已耗用時間:";cin>>id>>atime>>stime;push(id,atime,stime);}}void Push(){size_t id=0;size_t atime=0;size_t stime=0;cout<<"請分別輸入任務的編號,到達時間,已耗用時間:";cin>>id>>atime>>stime;push(id,atime,stime);}void Print(){if(empty())return ;PCB* cur = _head->next;printf("進程號 到達時間 服務時間 開始時間 完成時間 周轉時間 帶權周轉時間 \n");while(NULL != cur){printf("%4d %6d %8d %9d %7d  %8d\t %0.2f\n",cur->pcbid, cur->arrtime ,cur->sertime ,cur->begtime, cur->endtime ,cur->turntime ,cur->weighttime);cur = cur->next;}}protected:bool empty(){return _tasknum == 0;}bool push(int n,size_t a,size_t s) //插入到鏈表尾部{PCB * newtask = new PCB(n,a,s);PCB * cur = _head;while(NULL != cur->next)cur =cur->next;cur->next=newtask;_tasknum++;return true;}void _clear(){if(empty())return ;PCB* cur = _head->next;while(NULL != cur){cur->begtime = 0;cur->endtime = 0;cur->turntime = 0;cur->weighttime = 0;cur->tag = UNSHD;cur = cur->next ;}_curtime = 0;}// 按照到達時間排序void _sort_t() {if(empty() || _tasknum == 1)return;PCB* prev = _head->next;PCB* cur = prev->next;for(int i = 0; i< _tasknum-1; i++){for(int j = 0; j<_tasknum-i-1; j++){if (prev->arrtime > cur->arrtime){_Swap(prev, cur);}prev = cur;cur = cur->next;}prev=_head->next;cur = prev->next;}}// 按照作業長短排序void _sort_l(PCB*& head,size_t curtime){if (NULL == head || NULL == head->next)return;PCB* prev = head;PCB* cur = prev->next;int size = 0;  //計算進程的數目PCB* tmp = head;while (tmp){++size;tmp = tmp->next;}for (int i = 0; cur->arrtime < curtime && i < size - 1; i++){if (prev->arrtime > curtime){//作業還沒到達就不排序return;}for (int j = 0; j < size - i - 1; j++){if (cur && cur->arrtime <= curtime){int ptime = prev->sertime;int ctime = cur->sertime;if (ptime > ctime){_Swap(prev, cur);}}prev = cur;cur = cur->next;}prev = head;cur = prev->next;}}void _Swap(PCB * prev,PCB * cur){swap(prev->arrtime,cur->arrtime);swap(prev->pcbid ,cur->pcbid );swap(prev->sertime ,cur->sertime );}private:PCB *_head;size_t  _curtime;size_t  _tasknum;//作業個數};#endif

測試檔案：

#define_CRT_NOWANRINGS#include"scheduling.h"int main(){int select=1;scheduling mytask;while(select){cout<<"****************************"<<endl;cout<<"*   1.初始化               *"<<endl;cout<<"*   2.新插入一個進程       *"<<endl;cout<<"*   3.先來先服務調度演算法   *"<<endl;cout<<"*   4.短作業調度演算法       *"<<endl;cout<<"*   5.顯示調度情況         *"<<endl;cout<<"*   0.退出                 *"<<endl;cout<<"****************************"<<endl;int item=0;cout<<"請輸入:";cin>>select;switch(select){case 1:mytask.Init_task();break;case 2:mytask.Push();break;case 3:mytask.FIFS();break;        case 4:mytask.Short();break;case 5:mytask.Print();cout << endl;break;default:break;}}return 0;}//測試條件/*51 0 42 2 43 3 34 5 65 6 3*/

   總結：

       1.上面的程式基於是我對作業系統調度演算法的理解所寫出來的，主要類比了先來先服務和短作業優先調度兩種調度演算法，其中涉及到了c++，資料結構以及作業系統和演算法等方面的只是，實現它確實大有所益。

       2.在上面的小項目中我是通過計算出各種調度演算法的周轉時間，帶權周轉時間等等來評價調度演算法的效率的，能夠在一定範圍內評估調度演算法的效能，以及某些情境適合於使用哪種調度演算法。

      3.我是通過單鏈表來組織相關的作業的調度需要的資料的，這樣確實有好處，也有缺陷，這和鏈表的優缺點相對應。不過在資料量較小的時候還是很不錯的。

    其中主要的痛點在於很難分析出所有可能出現的情況，以及各種情況下的行為。還有就是，需要對作業系統的調度演算法有一定的理解，否則就容易出現於實際不符的結果，比如說短作業優先調度，怎樣理解這種調度方式呢，我舉個例子吧：一開始時只有一個作業在調度，但是其所需時間比較長，在他執行過程中來了其他作業，但是作業時間很短，先調度這個短作業可能會更優，那麼我們需要怎麼處理呢，這就涉及到了是否允許搶佔資源的問題（當然在我的實現中是不可搶佔資源的）。最後說明一下在開發的時候一定要多調試，減少bug，增加程式的健壯性。