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1、沈阳理工大学课程设计专用纸 1 目目 录录 1 题目内容及要求题目内容及要求2 1.1题目名称.2 1.2题目描述.2 1.3解题思路.2 1.4程序清单.6 1.5提交结果框图.16 2 总结总结20 3 参考文献参考文献20 沈阳理工大学课程设计专用纸 2 1 题目内容及要求题目内容及要求 1.1 题目名称题目名称 进程同步模拟设计:吃水果问题 1.2 题目描述题目描述 桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或者取出一个 水果。爸爸专门向盘子中放苹果，妈妈专门向盘子中放橘子，两个儿子专门 等待吃盘子中的橘子，两个女儿专门等吃盘子中的苹果。 1.3 解题思路解题思路 将问题转换为
2、信号量上的资源分配类型问题: 这是进程同步问题的模拟，可以把向盘子放或取水果的每一个过程可以 转为一个进程的操作，这些进程是互斥的，同时也存在一定的同步关系。通 过编程实践时，实际是随机的调用人一个进程的操作，而这些进程的操作相 当于程序中的函数调用。而计算机在执行时每一个时刻只能执行一个操作， 这就默认了互斥。同步的模拟可以类似于函数调用时的前提关系即先决条件。 这样进程同步模拟就完全可以通过函数的调用来实现。 具体的每一个操作的对应的函数的关系： 爸爸向盘子中放一个苹果：Father() 妈妈向盘子中放一个橘子：Mother() 儿子 1 从盘子取一个橘子：Son1() 儿子 2 从盘子取
3、一个橘子：Son2() 女儿 1 从盘子取一个苹果：Daugther1() 儿子 1 从盘子取一个苹果：Daugther2() 沈阳理工大学课程设计专用纸 3 具体实现方案: (1)用一个整型变量 Plate_Size 表示盘子，初始值为 0，当放水果时 Plate_Size 加 1，取水果时 Plate_Size 减 1。变量 Plate_Size 的最大值为 2，当为 2 时表示盘子已经满，此时若进行放水果操作，放水果将处于等待状 态；为 0 时表示盘子为空，此时若进行取水果操作，取水果操作将处于等待状 态。 (2)整型变量 orange 和 apple 分别表示盘子中的橘子和苹果数目，初
4、始都 为 0，Plate_Size=apple+orange。 (3)用 6 个 bool 型的变量 Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2 _lag 表示六个进程是否处于等待状态。处于等待时，变量值为 true。 (4)两个放水果进程进程同时处于等待状态时，若有取水果的操作将自动执 行等待的放水果进程，执行按等待的先后顺序；两个取苹果或橘子进程同时候 处于等待状态，若有放苹果或橘子的操作将自动执行等待的取进程，进行按等 待的先后顺序。 (5)用一个随机的函数产生 05 的 6 个整数，分别对应六个进程的调
5、用。 沈阳理工大学课程设计专用纸 4 放水果操作流程图设计(以 Father 为例,Mother 类似): 否 Father 操作： Plate_Size=2 否 Daugther1 或 Daugher2 处 于等待状态 是 按等待先后顺序调用 Daugther1 或 Daughter2 操作 是 Father 进程处于等待状 态 Father 进程调用：apple+1 Plate_Size+1,Print()函数调用 返回 图 1 Father 放水果操作流程图 沈阳理工大学课程设计专用纸 5 取水果操作流程图设计(以 Son 为例,Daughter 类似): Son 操作： orange=
6、0 否 否 Father 或 Mother 处于等待 状态 是 按等待先后顺序调用 Father 或 Mother 操作 是 Son 进程处于等待状态 Son 进程调用：orange-1 Plate_Size-1,Print()函数调用 返回 图 2 Son 取水果(橘子)操作流程图 沈阳理工大学课程设计专用纸 6 1.4 程序清单程序清单 #include #include #include #include int apple=0; int orange=0; bool Father_lag; bool Mother_lag; bool Son1_lag; bool Son2_lag; i
7、nt son_a; int Daughter_b; bool Daughter1_lag; bool Daughter2_lag; void Print() cout“ 现在盘子里有“apple“个苹果,“orange“个橘子, “共有“apple+orange“个水果.“endl; if(Father_lag=true) cout“ Father 进程处于等待状态,“endl; if(Mother_lag=true) cout“ Mother 进程处于等待状态,“endl; if(Son1_lag=true) cout“ Son1 进程处于等待状态,“endl; if(Son2_lag=tr
8、ue) cout“ Son2 进程处于等待状态, “endl; if(Daughter1_lag=true) cout“ Daughter1 进程处于等待状态,“endl; if(Daughter2_lag=true) cout“ Daughter2 进程处于等待状态,“endl; if(Father_lag=false) void Father() /Father 进程 apple+; Print(); void Mother() /Mother 进程 orange+; 沈阳理工大学课程设计专用纸 7 Print(); void Son1() /Son1 进程 orange-; Print(
9、); void Son2() /Son2 进程 orange-; Print(); void Daughter1() /Daughter1 进程 apple-; Print(); void Daughter2() /Daughter2 进程 apple-; Print(); void main() int i; int Plate_Size;/水果数量 int MonFa_c;/用于爸爸妈妈等待次序的区别 int Son_a;/用于两个儿子等待次序的区别 int daughter_b;/用于两个女儿等待次序的区别 int k;/产生进程调用的数量 srand(unsigned)time(NUL
10、L);/srand()函数产生一个以当前时间开始的随机种子 for(k=0;k10;k+) coutendl; cout“*“第“k+1“次操作 “*“endl; i=rand()%6; /随进生成 1-5. Plate_Size=apple+orange; switch(i) case 0: cout“ Father 调用.“endl; 沈阳理工大学课程设计专用纸 8 if(Plate_Size=2) Father_lag=true;/Father()等待 Print(); if(Mother_lag=false) MonFa_c=1; else Father(); if(Daughter1
11、_lag=true)/Daughter1 等待取消 cout“ 处于等待的 Daughter1 自动被调 用“endl; Daughter1(); /处于等待的 Daughter1 自动调用 Daughter_b=2; else Daughter2_lag=false;/Daughter2 等待取消 cout“ 处于等待的 Daughter2 自动被调 用“endl; Daughter2(); /处于等待的 Daughter2()自动调用 Daughter_b=1; else if(Daughter1_lag=true) Daughter1_lag=false;/Daughter1 等待取消
12、cout“ 处于等待的 Daughter1 自动被调 用“endl; Daughter1(); /处于等待的 Daughter1()自动调用 Daughter_b=0; else if(Daughter2_lag=true) Daughter2_lag=false;/Daughter2 等待取消 cout“ 处于等待的 Daughter1 自动被调 用“endl; 沈阳理工大学课程设计专用纸 9 Daughter2(); /处于等待的 Daughter2()自动调用 Daughter_b=0; break; case 1: cout“ Mother 调用.“endl; if(Plate_Siz
13、e=2) Mother_lag=true; /等待 Print(); if(Father_lag=false) MonFa_c=2; else Mother(); if(Son1_lag=true)/Son1 等待取消 cout“ 处于等待的 Son1 自动被调用 “endl; Son1(); /处于等待的 Son1()自动调用 Son_a=2; else Son2_lag=false;/Son2 等待取消 cout“ 处于等待的 Son2 自动被调用 “endl; Son2(); /处于等待的 Son2()自动调用 Son_a=1; else if(Son1_lag=true) Son1_l
14、ag=false; /Son1 等待取消 cout“ 处于等待的 Son1 自动被调用 “endl; 沈阳理工大学课程设计专用纸 10 Son1(); /处于等待的 Son1()自动调用 Son_a=0; else if(Son2_lag=true) Son2_lag=false; /Son2 等待取消 cout“ 处于等待的 Son2 自动被调用 “endl; Son2(); /处于等待的 Son2()自动调用 Son_a=0; break; case 2: cout“ Son1 调用.“endl; if(orange=0) Son1_lag=true; /Son1 处于等待 Print()
15、; if(Son2_lag=false) Son_a=1; /用于判断 Son1 和 Son2 等待的先后性 else Son1(); if(Father_lag=true) cout“ 处于等待的 Father 自动被调用 “endl; Father(); MonFa_c=2; else /Father 和 Mother 同时处于等待，但 Mother 先等待，因此先调 用 Mother_lag=false; cout“ 处于等待的 Mother 自动被调用 “endl; Mother(); 沈阳理工大学课程设计专用纸 11 MonFa_c=1; else if(Father_lag=true) /只有 Father 处于等待，调用 Father_lag=false; cout“
