基于優(yōu)先級(jí)的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法(C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn))

基于優(yōu)先級(jí)的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法

  1. PCB結(jié)構(gòu)(Block)
pcb

由此定義如下結(jié)構(gòu)體:

typedef struct Block
{
    int processID;                // 進(jìn)程號(hào)
    int priority;                 // 優(yōu)先級(jí)
    int status;                   // 狀態(tài)
    double arrivalTime;           // 到達(dá)時(shí)間
    double serviceTime;           // 服務(wù)時(shí)間
    double runTime;               // 已運(yùn)行時(shí)間

    struct Block *next;           // Next Block
} Block;
  1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(隊(duì)列)
隊(duì)列![流程圖.png](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/13373683-fc06e9117b622d3e.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
typedef struct Link
{
    struct Block *first;  // 指向隊(duì)頭
    struct Block *last;   // 指向隊(duì)尾
} Link;

隊(duì)列操作函數(shù):

  • initLink:初始化隊(duì)列
void initLink(Link *l)
{
    // 分配空間并檢測(cè)是否成功
    l->first = l->last = (Block *)malloc(sizeof(Block));
    if (!l->first)
    {
        fprintf(stderr, "Malloc Error!\n");
        exit(-1);
    }

    // 空隊(duì)列
    l->first->next = NULL;
    l->last->next = NULL;
}

  • isEmpty:判斷隊(duì)列是否為空
int isEmpty(Link *l)
{
    return l->first->next == NULL? 1: 0;
}
  • printLInk:輸出隊(duì)列中所有元素的信息
void printLink(Link *l)
{
    Block *p = l->first->next;

    // 遍歷隊(duì)列并輸出
    printf ("\nProcess ID\tPriority\tArrival Time\tService Time\tRun Time\tStatus\n");
    while (p != NULL)
    {
        printf("\t%d\t%d\t\t%.2lf\t\t%.2lf\t\t%.2lf\t\t%s\n", \
            p->processID, p->priority, p->arrivalTime, \
            p->serviceTime, p->runTime, p->status == 0? "ready": "finished");
        p = p->next;
    }
}
  • removeFirst:將隊(duì)列中第一個(gè)元素中的數(shù)據(jù)復(fù)制到給定參數(shù)中(用于返回)蘸秘,并刪除
void removeFirst(Link *l, Block *b)
{
    Block *t;

    // 空隊(duì)列則直接返回
    if (isEmpty(l))
    {
        return ;
    }

    // t指向第二個(gè)Block乾胶,用于之后將隊(duì)列接上
    t = l->first->next->next;
    // 將第一個(gè)Block中的內(nèi)容復(fù)制到b中礁芦,用于返回
    b->processID = l->first->next->processID;
    b->priority = l->first->next->priority;
    b->arrivalTime = l->first->next->arrivalTime;
    b->serviceTime = l->first->next->serviceTime;
    b->runTime = l->first->next->runTime;
    b->status = l->first->next->status;
    // 釋放第一個(gè)Block牍帚,并把隊(duì)列接上
    free (l->first->next);
    l->first->next = t;
}
  • append:將新的元素添加到隊(duì)尾
void append(Link *l, Block *b)
{
    Block *t;
    
    // 分配空間葫督,并檢測(cè)是否成功
    t = (Block *)malloc(sizeof(Block));
    if (t == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "Malloc Error!\n");
        exit(-1);
    }

    // 將b中的內(nèi)容復(fù)制到t中
    t->processID = b->processID;
    t->priority = b->priority;
    t->arrivalTime = b->arrivalTime;
    t->serviceTime = b->serviceTime;
    t->runTime = b->runTime;
    t->status = b->status;
    // 將t接到隊(duì)尾
    t->next = NULL;
    l->last->next = t;
    l->last = t;
}
  • deleteLinkItem:刪除隊(duì)列中指定的元素
void deleteLinkItem(Link *l, Block *target)
{
    Block *p, *t;

    // 遍歷隊(duì)列牺弄,尋找目標(biāo)Block
    p = l->first;
    while (p != NULL && p != target)
    {
        t = p;
        p = p->next;
    }

    // 若存在聋丝,則釋放
    if (p != NULL)
    {
        t->next = p->next;
        free(p);
    }
}

  • sortByArrivalTime:根據(jù)進(jìn)程到達(dá)時(shí)間將隊(duì)列排序(從小到大)
void sortByArrivalTime(Link *l, int order)
{
    Block *p, *q, *tp, *tq;
    Block *temp, *min, *tmin;
    int minArrivalTime;

    // 這里使用了選擇排序
    tp = tq = l->first;
    p = q = l->first->next;
    while (p != NULL)
    {
        // 這個(gè)數(shù)字可以修改的大一點(diǎn)棉姐。。庵楷。
        minArrivalTime = 9999;
        while (q != NULL)
        {
            // 尋找最小到達(dá)時(shí)間的Block
            if (q->arrivalTime < minArrivalTime)
            {
                minArrivalTime = q->arrivalTime;
                tmin = tq;
                min = q;
            }

            tq = q;
            q = q->next;
        }

        // 若尋找的Block與當(dāng)前Block不是同一個(gè)則交換
        if (p != min)
        {
            tp->next = min;
            tmin->next = p;
            temp = min->next;
            min->next = p->next;
            p->next = temp;
        }

        tp = tq = p;
        p = q = p->next;
    }
}
  1. 基于優(yōu)先級(jí)的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法
  • 流程圖
流程圖
  • 算法
void RR(Link *l, Link *r)
{
    Block *p, *t;
    double maxPriority;
    double currentTime = 0;
    int selected, timeSlice;

    // 種下隨機(jī)種子
    srand((unsigned)time(NULL));

    // 遍歷隊(duì)列
    t = p = l->first->next;
    while (p != NULL)
    {
        // 輸出在當(dāng)前時(shí)間已到達(dá)的進(jìn)程Block信息
        printf ("\nProcess ID\tPriority\tArrival Time\tService Time\tRun Time\tStatus\n");
        selected = 0;
        maxPriority = 9999;
        while (p != NULL && currentTime >= p->arrivalTime)
        {
            selected = 1;
            printf("\t%d\t%d\t\t%.2lf\t\t%.2lf\t\t%.2lf\t\t%s\n", \
                p->processID, p->priority, p->arrivalTime, \
                p->serviceTime, p->runTime, p->status == 0? "ready": "finished");
            // 尋找優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)程
            if (p->priority < maxPriority)
            {
                maxPriority = p->priority;
                t = p;
            }
            p = p->next;
        }

        // 生成隨機(jī)時(shí)間片
        timeSlice = rand() % 10;
        if (selected)
        {
            // 運(yùn)行進(jìn)程(模擬)
            printf("Current time: %.0lf, Selected process: %d\n", currentTime, t->processID);
            t->runTime += timeSlice;
            t->priority += 2;
            // 若進(jìn)程已經(jīng)結(jié)束罢艾,則將該進(jìn)程添加到完成隊(duì)列,并從當(dāng)前隊(duì)列中刪除
            if (t->runTime >= t->serviceTime)
            {
                t->status = 1;
                currentTime += t->serviceTime - (t->runTime - timeSlice);
                t->runTime = t->serviceTime;
                append(r, t);
                deleteLinkItem(l, t);
            }
        }
        else
        {
            currentTime += timeSlice;
        }
        // 打印完成隊(duì)列
        printLink(r);

        t = p = l->first->next;
    }
}
  1. 測(cè)試與結(jié)果
  • 測(cè)試數(shù)據(jù)
測(cè)試數(shù)據(jù)
  • 測(cè)試結(jié)果
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