C++模拟实现cpu任务调度（FCFS和SJF的实现）

一、题目

模拟实现cpu任务调度，要求说明调度算法及实现的数据结构。

二、效果图

• 当没有明显长作业出现时，FCFS和SJF的时间区别不大
  
• 当明显长作业出现时，FCFS和SJF的平均周转和平均带权周转时间相差很大
  

三、分析

• 在这个实验中，我使用到了结构体队列的方法来进行相应的操作，只需要首先先将作业的结构体定义出，同时再将其存入队列中，通过对队列进行不同的排序操作和对队列中符合条件的元素选择，在FCFS中我们可以根据每个作业的到达时间来选择这一次要执行哪一个作业，而在SJF中，我们每次执行完一个作业后都要在后备队列中选择已到达的最短运行时间的作业，通过程序我们可以看出，当后备队列中的作业没有明显长作业时，FCFS和SJF的平均周转和平均带权周转时间相差不大，但是一旦长作业出现，平均周转和平均带权周转时间的相差开始出现明显增加。

四、代码

/*样例：
5
7 9
5 5
1 3
3 5
3 0

5
7 0
25 1
3 2
4 3
6 5
XMUT ZRZ 2020.6.19
*/
#include
#include
#include
#include
#include
#include 
using namespace std;
#define MAX_SIZE 10
int n,max_time;
int Check[10] ;
struct Job {
    int id;
    int run_time;
    int arrive_time;
    int finish_time;
    int turnover_time;
    int level;
};
int cmp1(const Job& s1, const Job& s2) {//自己定义的排序规则 
    if (s1.arrive_time == s2.arrive_time)
        return s1.run_time < s2.run_time;
    return s1.arrive_time < s2.arrive_time;
}
int cmp2(const Job& s1, const Job& s2) {//自己定义的排序规则 
    if (s1.run_time == s2.run_time)
        return s1.arrive_time < s2.arrive_time;
    return s1.run_time < s2.run_time;


}
queue<Job> work,q,p;
Job job[MAX_SIZE];
Job temp;
void CreateJob() {
    for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) {
        job[i].id = -1;
    }
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        job[i].id = i+1;
        cout << "请输入运行时间、到达时间：";
        cin >> job[i].run_time >> job[i].arrive_time ;
    }
}

void FCFServed() {
    sort(job, job + n, cmp1);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        job[i].level = i + 1;
        q.push(job[i]);
    }
    double total_turnover = 0;
    double total_w_turnover = 0;
    auto t = clock();
    work = q;
    int starttime = 0;
    int finishtime = 0;
    cout << "Starting the FCFS..." << endl;
    printf("作业ID  提交时间  运行时间  开始时间  结束时间  周转时间  带权周转时间\n");
    while (!work.empty()) {
            Sleep(1000* work.front().run_time);//op
            starttime = max(finishtime, work.front().arrive_time);
            finishtime = starttime + work.front().run_time;
            printf(" %2d     %2d        %2d         %2d       %2d        %2d         %.2f\n", work.front().id, work.front().arrive_time, work.front().run_time, starttime, finishtime, finishtime - work.front().arrive_time, (double)(finishtime - (double)work.front().arrive_time) / work.front().run_time);
            total_turnover += ((double)finishtime - (double)work.front().arrive_time);
            total_w_turnover += ((double)finishtime - (double)work.front().arrive_time) / work.front().run_time;
            work.pop();
    }
    cout << "平均周转时间为：" <<setprecision(2) << (double)total_turnover / q.size() << endl;
    cout << "平均带权周转时间为：" << setprecision(2) << (double)total_w_turnover / q.size() << endl;
    cout << "经过的时间为："<< clock() - t<<"ms"<< endl;
}
int Select1(Job job[], int n, double local) {
    int i = 0;
    for (int k = 0; k < n; k++) {
        if (Check[k] == 0) {
            i = k;
            break;
        }
    }
    for (int j = 0; j < n; j++) {
        if (job[i].run_time > job[j].run_time&& Check[j] == 0 && job[j].arrive_time <= local) {
            i = j;
        }
    }
    Check[i] = 1;
    return i;
}
void SJFServed() {
    sort(job, job + n, cmp1);
    double total_turnover = 0;
    double total_w_turnover = 0;
    auto t = clock();
    int starttime = 0;
    int finishtime = 0;
    cout << "Starting the SJF..." << endl;
    printf("作业ID  提交时间  运行时间  开始时间  结束时间  周转时间  带权周转时间\n");
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        int index = Select1(job, n, finishtime);
        Sleep(1000 * job[index].run_time);//op
        starttime = max(finishtime, job[index].arrive_time);
        finishtime = starttime + job[index].run_time;
        printf(" %2d     %2d        %2d         %2d       %2d        %2d         %.2f\n", job[index].id, job[index].arrive_time, job[index].run_time, starttime, finishtime, finishtime - job[index].arrive_time, (double)(finishtime - (double)job[index].arrive_time) / job[index].run_time);
        total_turnover += ((double)finishtime - (double)job[index].arrive_time);
        total_w_turnover += ((double)finishtime - (double)job[index].arrive_time) / job[index].run_time;
    }

    
    cout << "平均周转时间为：" << setprecision(2) << (double)total_turnover / n << endl;
    cout << "平均带权周转时间为：" << setprecision(2) << (double)total_w_turnover / n << endl;
    cout << "经过的时间为：" << (clock() - t) << "ms" << endl;
}
int main()
{
    cout << "请输入作业个数：";
    cin >> n;
    CreateJob();
    FCFServed();
    cout << endl;
    SJFServed();
    system("pause");
}