實驗二、作業排程模拟實驗

一、實驗目的

（1）加深對作業排程算法的了解；

（2）進行程式設計的訓練。

二、實驗内容和要求

用進階語言編寫一個或多個作業排程的模拟程式。

單道批處理系統的作業排程程式。作業一投入運作，它就占有計算機的一切資源直到作業完成為止，是以排程作業時不必考慮它所需要的資源是否得到滿足，它所運作的時間等因素。

作業排程算法：

1) 采用先來先服務（FCFS）排程算法，即按作業到達的先後次序進行排程。總是首先排程在系統中等待時間最長的作業。

2) 短作業優先 (SJF) 排程算法，優先排程要求運作時間最短的作業。

3) 響應比高者優先(HRRN)排程算法，為每個作業設定一個優先權(響應比)，排程之前先計算各作業的優先權，優先數高者優先排程。RP (響應比)＝作業周轉時間 / 作業運作時間=1+作業等待時間/作業運作時間

每個作業由一個作業控制塊JCB表示，JCB可以包含以下資訊：作業名、送出（到達）時間、所需的運作時間、所需的資源、作業狀态、鍊指針等等。

作業的狀态可以是等待W（Wait）、運作R（Run）和完成F（Finish）三種之一。每個作業的最初狀态都是等待W。

2.1 模拟資料的生成

1．允許使用者指定作業的個數（2-24），預設值為5。

2．允許使用者選擇輸入每個作業的到達時間和所需運作時間。

3．（**）從檔案中讀入以上資料。

4．（**）也允許使用者選擇通過僞随機數指定每個作業的到達時間（0-30）和所需運作時間（1-8）。

2.2 模拟程式的功能

1．按照模拟資料的到達時間和所需運作時間，執行FCFS, SJF和HRRN排程算法，程式計算各作業的開始執行時間，各作業的完成時間，周轉時間和帶權周轉時間（周轉系數）。

2．動态示範每排程一次，更新現在系統時刻，處于運作狀态和等待各作業的相應資訊（作業名、到達時間、所需的運作時間等）對于HRRN算法，能在每次排程時顯示各作業的響應比R情況。

3．（**）允許使用者在模拟過程中送出新作業。

4．（**）編寫并排程一個多道程式系統的作業排程模拟程式。隻要求作業排程算法：采用基于先來先服務的排程算法。對于多道程式系統，要假定系統中具有的各種資源及數量、排程作業時必須考慮到每個作業的資源要求。

2.3 模拟資料結果分析

1．對同一個模拟資料各算法的平均周轉時間，周轉系數比較。

2．（**）用曲線圖或柱形圖表示出以上資料，分析算法的優點和缺點。

2.4 其他要求

1．完成報告書，内容完整，規格規範。

2．實驗須檢查，回答實驗相關問題。

注：帶**号的條目表示選做内容。

三、實驗方法、步驟及結果測試

1.流程圖

2.源程式

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define MAX 100
typedef struct 
{
char name[4];//程序名
int  starttime;//到達系統時間
int needtime;//運作時間
int runtime;//周轉時間
int endtime;//完成時間
int waittime;//等待時間
double XYB;//響應比
double DQZZ_Time;//帶權周轉時間
}pr;
 
pr a[MAX];

void input(int n)
{
    int i;
    for(i=0;i<n;i++)
    {
    printf("name:");
    scanf("%s",&a[i].name);
    printf("\n");

    printf("starttime:");
    scanf("%d",&a[i].starttime);
    printf("\n");

    printf("needtime:");
    scanf("%d",&a[i].needtime);
    printf("\n");
    }
}

void FCFS(int n)//先來先服務
{
    int i,j,time1,time2; 
    char temp[4];    
     for(i=0;i<n-1;i++) 
     {   
         for(j=0;j<n-i-1;j++)
             if(a[j].starttime>a[j+1].starttime)
             {
                time1=a[j].starttime;
                a[j].starttime=a[j+1].starttime;
                a[j+1].starttime=time1;
                time2=a[j].needtime;
                a[j].needtime=a[j+1].needtime;
                a[j+1].needtime=time2;
                strcpy(temp,a[j].name);   
                strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
                strcpy(a[j+1].name,temp); 
             }
     }
    for(i=0;i<n;i++) 
     {    
     //第一個程序       
         if(i==0)       
         {             
             a[i].runtime=a[i].needtime;     
             a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime;   
         }        
         else    
         {            
             if(a[i].starttime>a[i-1].endtime)    
             {               
                 a[i].runtime=a[i].needtime;   
                 a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime;     
             }           
             else           
             {                
                 a[i].runtime=a[i].needtime+a[i-1].endtime-a[i].starttime;         
                 a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime;          
             }        
         }   
         a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime;  
     }
}

//最短作業優先，假設在前3個作業運作完之前所有作業均已到達
void SJF(int n)
{
int i,j,time1,time2;
int b=0,c=0,d=0; 
char temp[4]; 

//先按到達時間排序
    for(i=0;i<n-1;i++)  
    {   
           for(j=0;j<n-i-1;j++)
             if(a[j].starttime>a[j+1].starttime)
             {
                time1=a[j].starttime;
                a[j].starttime=a[j+1].starttime;
                a[j+1].starttime=time1;
                time2=a[j].needtime;
                a[j].needtime=a[j+1].needtime;
                a[j+1].needtime=time2;
                strcpy(temp,a[j].name);   
                strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
                strcpy(a[j+1].name,temp); 
             }
    }

    a[0].endtime=a[0].starttime+a[0].needtime;

    for(i=1;i<n;i++)
    {
        if(a[i].starttime<a[0].endtime) 
            b++;      //作業到達但第0個作業還在運作時
            //用b統計需等待作業0運作的作業個數
    }
   
      for(i=1;i<b+1;i++)
      {//已經到達的但要等待第0個作業運作完的作業按最短運作時間排序
          for(j=1;j<b+1-1;j++)
          {
          if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) 
          { 
                   time1=a[j].starttime;
                a[j].starttime=a[j+1].starttime;
                a[j+1].starttime=time1;
                time2=a[j].needtime;
                a[j].needtime=a[j+1].needtime;
                a[j+1].needtime=time2;
                strcpy(temp,a[j].name);   
                strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
                strcpy(a[j+1].name,temp); 
          } 
          }
    }
    
    if(a[1].starttime>a[0].endtime) a[1].endtime=a[1].starttime+a[1].needtime;
    else a[1].endtime=a[0].endtime+a[1].needtime;

    for(i=2;i<n;i++)
    {
        if(a[i].starttime<a[1].endtime) 
          c++;      //作業到達但第1個作業還在運作時
            //用c統計需等待作業1運作的作業個數
    }

 for(i=2;i<c+2;i++)
    {//已經到達的但要等待第1個作業運作完的作業按最短運作時間排序
         for(j=2;j<c+2-1;j++)
          {
          if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) 
          { 
                   time1=a[j].starttime;
                a[j].starttime=a[j+1].starttime;
                a[j+1].starttime=time1;
                time2=a[j].needtime;
                a[j].needtime=a[j+1].needtime;
                a[j+1].needtime=time2;
                strcpy(temp,a[j].name);   
                strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
                strcpy(a[j+1].name,temp); 
          } 
          }           
    }

    if(a[2].starttime>a[1].endtime) a[2].endtime=a[2].starttime+a[2].needtime;
    else a[2].endtime=a[1].endtime+a[2].needtime;

        for(i=3;i<n;i++)
    {
        if(a[i].starttime<a[2].endtime) 
         d++;      //作業到達但第2個作業還在運作時
            //用d統計需等待作業2運作的作業個數
    }

 for(i=3;i<d+3;i++)
    {//已經到達的但要等待第2個作業運作完的作業按最短運作時間排序
         for(j=3;j<d+3-1;j++)
          {
          if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) 
          { 
                   time1=a[j].starttime;
                a[j].starttime=a[j+1].starttime;
                a[j+1].starttime=time1;
                time2=a[j].needtime;
                a[j].needtime=a[j+1].needtime;
                a[j+1].needtime=time2;
                strcpy(temp,a[j].name);   
                strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
                strcpy(a[j+1].name,temp); 
          } 
          }             
    }

    for(i=0;i<n;i++)
    {
      if(a[i].starttime>a[i-1].endtime)
      {                                      
        a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].needtime; 
        a[i].runtime=a[i].needtime;
      }
      else
      {
         a[i].endtime=a[i-1].endtime+a[i].needtime;
         a[i].runtime=a[i].endtime-a[i].starttime; 
      }
      a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime; 
    }
}


//最高響應比優先,隻寫了按到達時間的順序前4個作業有效    
void HRRF(int n)
{
   int i,j,time1,time2;
   char temp[4]; 

//先按到達時間排序
    for(i=0;i<n-1;i++)  
    {   
           for(j=0;j<n-i-1;j++)
             if(a[j].starttime>a[j+1].starttime)
             {
                time1=a[j].starttime;
                a[j].starttime=a[j+1].starttime;
                a[j+1].starttime=time1;
                time2=a[j].needtime;
                a[j].needtime=a[j+1].needtime;
                a[j+1].needtime=time2;
                strcpy(temp,a[j].name);   
                strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
                strcpy(a[j+1].name,temp); 
             }
    }

    a[0].endtime=a[0].starttime+a[0].needtime;

    for(i=1;i<n;i++)
    {
     a[i].waittime=a[0].endtime-a[i].starttime;
     a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime);
    }
    //運作完作業0後，剩下的作業按響應比高到低排序
    for(i=1;i<n-1;i++)
    {
        for(j=1;j<n-i-1;j++)
        {
        if(a[j].XYB<a[j+1].XYB)
        {
                time1=a[j].starttime;
                a[j].starttime=a[j+1].starttime;
                a[j+1].starttime=time1;
                time2=a[j].needtime;
                a[j].needtime=a[j+1].needtime;
                a[j+1].needtime=time2;
                strcpy(temp,a[j].name);   
                strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
                strcpy(a[j+1].name,temp); 
        }
        }
    }

    a[1].endtime=a[0].endtime+a[1].needtime;
    for(i=2;i<n;i++)
    {
     a[i].waittime=a[1].endtime-a[i].starttime;
     a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime);
    }
    //運作完作業1後，剩下的作業按響應比高到低排序
    for(i=2;i<n-1;i++)
    {
        for(j=2;j<n-i-1;j++)
        {
        if(a[j].XYB<a[j+1].XYB)
        {
                time1=a[j].starttime;
                a[j].starttime=a[j+1].starttime;
                a[j+1].starttime=time1;
                time2=a[j].needtime;
                a[j].needtime=a[j+1].needtime;
                a[j+1].needtime=time2;
                strcpy(temp,a[j].name);   
                strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
                strcpy(a[j+1].name,temp); 
        }
        }
    }

    a[2].endtime=a[1].endtime+a[2].needtime;
    for(i=3;i<n;i++)
    {
     a[i].waittime=a[2].endtime-a[i].starttime;
     a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime);
    }
    //運作完作業2後，剩下的作業按響應比高到低排序
    for(i=3;i<n-1;i++)
    {
        for(j=3;j<n-i-1;j++)
        {
        if(a[j].XYB<a[j+1].XYB)
        {
                time1=a[j].starttime;
                a[j].starttime=a[j+1].starttime;
                a[j+1].starttime=time1;
                time2=a[j].needtime;
                a[j].needtime=a[j+1].needtime;
                a[j+1].needtime=time2;
                strcpy(temp,a[j].name);   
                strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
                strcpy(a[j+1].name,temp); 
        }
        }
    }

    a[3].endtime=a[2].endtime+a[3].needtime;
    for(i=4;i<n;i++)
    {
     a[i].waittime=a[3].endtime-a[i].starttime;
     a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime);
    }
    //運作完作業3後，剩下的作業按響應比高到低排序
    for(i=4;i<n-1;i++)
    {
        for(j=4;j<n-i-1;j++)
        {
        if(a[j].XYB<a[j+1].XYB)
        {
                time1=a[j].starttime;
                a[j].starttime=a[j+1].starttime;
                a[j+1].starttime=time1;
                time2=a[j].needtime;
                a[j].needtime=a[j+1].needtime;
                a[j+1].needtime=time2;
                strcpy(temp,a[j].name);   
                strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
                strcpy(a[j+1].name,temp); 
        }
        }
    }

    for(i=0;i<n;i++)
    {
      if(a[i].starttime>a[i-1].endtime)
      {                                      
        a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].needtime; 
        a[i].runtime=a[i].needtime;
      }
      else
      {
         a[i].endtime=a[i-1].endtime+a[i].needtime;
         a[i].runtime=a[i].endtime-a[i].starttime; 
      }
      a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime; 
    }
}

void output(int n)
{    
    
   int sum_Time=0;//作業總周轉時間
   double sum_DQ=0;//作業總帶權周轉時間
   int i;   
   printf("\tname  starttime  needtime  runtime  endtime \tDQZZ_Time\n");
    for(i=0;i<n;i++)
    {
    printf("%8s%10d%10d%10d%10d\t%10lf\n",a[i].name,a[i].starttime,a[i].needtime,a[i].runtime,a[i].endtime,a[i].DQZZ_Time);
    sum_Time+=a[i].runtime;  
    sum_DQ+=a[i].DQZZ_Time;
    } 
     printf("平均作業周轉時間為:%.2lf\n",sum_Time*1.0/n);  
     printf("平均帶權作業周轉時間為:%.2lf\n",sum_DQ*1.0/n);  
     printf("\n");
}

int main()
{
    int n,i;
    printf("請輸入程序數n:");
    scanf("%d",&n);
    input(n);
    output(n);
    while(1)
    {
    printf("1.先來先服務FCFS\n2.最短作業優先SJF\n3.最高響應比優先\n4.退出\n");
    scanf("%d",&i);
    if(i==1)
    {
    printf("\t\t\t\t1.先來先服務FCFS\n");
    FCFS(n);
    output(n);
    }
    if(i==2)
    {
    printf("\t\t\t\t2.最短作業優先SJF\n");
    SJF(n);
    output(n);
    }
    if(i==3)
    {
    printf("\t\t\t\t3.最高響應比優先\n");
    HRRF(n);
    output(n);
    }
    if(i==4)
    {
    exit(0);
    }
    }
}

3.運作結果及分析

實驗二、作業排程模拟實驗

四、實驗總結

知道如何實作算法就是不知如何使程式實作，去網上查找了一些資料，經過很久才搞定。

轉載于:https://www.cnblogs.com/wengshen/p/4974537.html

實驗二、作業排程模拟實驗

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