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1、、需求分析有一个故事是这样的：假设有五位哲学家围坐在一张圆形餐桌旁,做以下两 件事情之一：吃饭,或者思考.吃东西的时候,他们就停止思考,思考的时候也 停止吃东西.餐桌中间有一大碗意大利面,每两个哲学家之间有一只餐叉.由于 用一只餐叉很难吃到意大利面,所以假设哲学家必须用两只餐叉吃东西. 他们只 能使用自己左右手边的那两只餐叉.上边的故事里有五个哲学家不过我们写的程序可以有N个哲学家,这些哲 学家们只思考或吃饭,他们思考的时候不需要任何共享资源, 但是吃饭的时候就 必须使用餐具,而餐桌上的餐具是有限的,故事里,餐具是叉子,吃饭的时候要 用两把叉子把面条从碗里捞出来. 很显然把叉子换成筷子会更合理
2、,由于一个哲 学家需要两根筷子才能吃饭.现在引入问题：有六个哲学家很穷,只买得起六根筷子.他们坐成一圈,两 个人的中间放一根筷子.哲学家吃饭的时候必须同时得到左手边和右手边的筷 子.如果他身边的任何一位正在使用筷子,那他只有等着.如下列图：1A /aA/ 62AA/5_3A 4 A1、2、3、4、5、6为哲学家A为一根筷子以上就为我们要处理的哲学家就餐问题,接下来将编写程序模拟解决这个问 题.、系统概要设计2.1 设计一个程序,能够显示当前各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况, 并能无死锁的推算出一状态各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况.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
3、,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.“进餐 - “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+6.02.3不管是硬件
4、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(Critical Section) 0每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区(Critical Section)(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.不管是硬件临界资源,还是软件临界资源,多个进程必须 互斥地对它进行访问.三、系统详细设计开始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
5、在吃饭,2表示正 在思考Philosopher(int num)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tools6,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
6、#include #include #include #include #include using namespace std; 限制活动线程数目的信号量保护线程共享资源bool tools6;全局变量,用餐工具CRITICAL_SECTION cS音号量,在线程中使用,临界区 class Philosopherprivate:int number;int status;/*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(int num=0):status(2),number(num) int find(
7、) const return number; int getinfo() const return status; void Change() ; /状态改变函数 ;void Philosopher:Change()EnterCriticalSection (&cs) ; /进入临界区 if(status=1) /正在进餐toolsnumber%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else if(status=2) / 思考中(status=0; /改变状态为等待)else if(status=0)
8、/ 等待中(if(toolsnumber%6&tools(number-1)%6)/左右手两边工具均为空闲状态(toolsnumber%6=false; 拿起左 手工具tools(number-1)%6=false; / 拿起 右手工具status=1;)LeaveCriticalSection (&cs);) string print(Philosopher *pA)(/pA-Change();int i=pA-getinfo();string str;if(i=0)str=等待；else if(i=1)str=就餐；else strhl!、考;return str;)string tool
9、status(bool a)(string state;if(a=true)state=闲；if(a=false)state=用；return state;)int main()(char con = y; /判断是否继续for(int i=0;i6;i+)toolsi=true; / 3组筷子都未使用,初始化Philosopher P1(1),P2(2),P3(3),P4(4),P5(5),P6(6);InitializeCriticalSection (&cs); 初始化初始化临界区cout哲学家们开始生活：endl;coutendl;coutendl;while(con=,y)(P1.C
10、hange();P2.Change();P3.Change();P4.Change();P5.Change();P6.Change();coutvv当前状态为：endl;coutP1 .find()print(&P1)endl;coutP6.find()print(&P6)toolstatus(tools0)toolstatus(tools1 )P2.find()print(&P2)endl;cout toolstatus(tools5)toolstatus(tools2)endl;coutP5.find()print(&P5)toolstatus(tools4)toolstatus(tools3)P3.find()print(&P3)endl;coutP4.find()print(&P4)endl;coutendl;coutvv假设要继续下一状态,输入y；输入其他, 结束程序：；cincon;Sleep(20);)DeleteCriticalSection (&cs); 退出资源区 return 0;