算法笔记---安全状态（银行家算法）

题目描述

操作系统中，进程调度是一个非常重要的问题。每个进程都需要一定的资源才能顺利执行，进程执行过程中使用的资源在进程结束时都会释放。不同的资源分配策略会对系统的运行效率产生很大的影响，甚至可能导致死锁。

现某系统中现有n个进程和m种资源。每个进程开始时得到部分资源，但不足以使得进程顺利执行，还需要得到其它资源才能执行。已知该系统中各类可用资源的总量，给定已知的进程及其资源分配和需求情况，你能帮忙检查这些进程能够顺利执行吗？

输入数据：

输入数据有若干组，每组输入数据的第一行包含两个正整数n，m（0<n≤50000，0<m≤l00），表示当前系统中进程的总数和资源的种类。随后的m行中，每行有n个整数，为各个进程得到的资源数。之后的m行中，每行也有n个整数，表示进程还需要的资源数。之后的一行中包含m个整数，为系统中当前可用资源的数量。保证所有的整数值小于或等于10°。

输出数据：

对每组输入数据，在单独的行中输出结果。若所有进程均能顺利完成，输出Yes，否则输出No。

样例输入：

4 3
1 6 2 0
0 1 1 0
0 2 1 2
2 0 1 4
2 0 0 2
2 1 3 0
0 1 1
4 3
2 5 2 0
0 1 1 0
1 1 1 2
1 1 1 4
2 0 0 2
1 2 3 0
0 1 1

样例输出：

Yes
No

解题思路：
使用银行家算法来实现。
如果不太清楚银行家算法的具体过程，可以参考下面的链接。
操作系统—银行家算法

下面为实现代码：

/*
 * @Description: 银行家算法
 * @Author: sikaozhifu
 * @Date: 2020-06-12 14:33:49
 * @LastEditTime: 2020-06-12 15:41:03
 * @LastEditors: Please set LastEditors
 */ 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
#include<algorithm>
using namespace std;

int n,m;//n 表示进程总数，m 表示资源种类数

//Max 表示最大需求数
//Allocation 表示已经分配的资源数
//Need 表示还需要分配的资源数
//表示系统可用的资源数
int **Max,**Allocation,**Need,*Available;

//Work 动态存储当前Available的值
//Finish 表示当前进程是否为安全序列之一
int *Work,*Finish;
vector<int> result;

//判断是否为安全序列
bool check(){
    Work = new int[m];
    for(int i = 0;i < m;i++){
        Work[i] = Available[i];
    }
    Finish = new int[n];
    fill(Finish,Finish + n, 0);
    for(int k = 0;k < n;k++){//n 个进程需要遍历n次
        for(int i = 0;i < n;i++){
            if (Finish[i] == 0)
            {
                //判断需求数是否满足当前可用资源数
                int count = 0;
                for(int j = 0;j < m;j++){
                    if(Need[i][j] <= Work[j]){
                        count++;
                    }
                }
                if(count == m){
                    //表示满足当前需求数
                    for(int j = 0;j < m;j++){
                        //更新当前的可用资源数
                        Work[j] += Allocation[i][j];
                    }
                    Finish[i] = 1;
                    result.push_back(i);
                    break;
                }
            }
        }
    }

    for(int i = 0;i < m;i++){
        if(Finish[i] == 0){
            return false;
        }
    }
    return true;
}


int main(){
    cin >> n >> m;
    Max = (int **)new int* [n];
    Allocation = (int **)new int* [n];
    Need = (int **)new int* [n];

    for(int i = 0;i < n;i++){
        Max[i] = new int[m];
        Allocation[i] = new int[m];
        Need[i] = new int[m];
    }
    Available = new int[m];

    for(int i = 0;i < m;i++){
        for(int j = 0;j < n;j++){
            cin >> Allocation[j][i];
        }
    }
    for(int i = 0;i < m;i++){
        for(int j = 0;j < n;j++){
            cin >> Need[j][i];
        }
    }
    for(int i = 0;i < m; i++){
        cin >> Available[i];
    }
    if(check()){
        cout << "Yes" << endl;
    }else{
        cout << "No" << endl;
    }
    system("pause");
    return 0;
}