【操作系统】c语言--进程调度算法(FCFS和SPN)

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c语言内容：

专栏：c语言之路重点知识整合

【c语言】全部知识点总结

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一、先到先服务进程调度算法

先来先服务进程调度算法（FCFS）是按照进程到达的先后顺序进行调度的算法。

当一个进程到达时，它会被放到进程队列的末尾，并在前面等待其他进程执行完毕。

一旦轮到该进程执行，它会一直执行直到完成，或者被阻塞，或者需要等待I/O操作完成。

#include 
#include 

typedef struct 
{   // 定义一个结构体，里面包含的有一个进程相关的信息
	char name[10];        //进程名称 (输入)
	float arrivetime;     //到达时间 (输入)
	float servicetime;    //服务时间 (输入)
	float starttime;      //开始时间
	float finishtime;     //结束时间
	float zztime;        //周转时间=finishtime-arrivetime
	float dqzztime;      //带权周转时间=zztime/servicetime
}pcb;


//输入进程信息
void input(pcb* p, int N)    //p为pdb数组名， N为pcb数组的元素个数
{
	int i;
	printf("\n");
	printf("请输入进程的名字  到达时间  服务时间:  (例如: 进程1 0 100)\n");
	for (i = 0; i <= N - 1; i++)
	{
		printf("请输入进程%d的信息：", i + 1);  // i=0时，输入第1个进程相关信息
		scanf("%s", &p[i].name);
		scanf("%f", &p[i].arrivetime);
		scanf("%f", &p[i].servicetime);
	}
}


//排序: 按照进程的arrivetime（从小到大）对pcb数组中的N个进程进行排序
void sort(pcb* p, int N)
{
	for (int i = 0; i < N - 1; i++)
	{
		for (int j = i + 1; j < N; j++)
		{
			if (p[i].arrivetime > p[j].arrivetime)
			{
				pcb temp;
				temp = p[i];
				p[i] = p[j];
				p[j] = temp;
			}
		}
	}
}


//运行
void run(pcb* p, int N)
{
	int k;
	for (k = 0; k <= N - 1; k++)
	{
		if (k == 0) //第1个进程
		{
			p[k].starttime = p[k].arrivetime; //第1个进程到达之后即可执行
			p[k].finishtime = p[k].starttime + p[k].servicetime;
		}
		else
		{
			p[k].starttime = (p[k - 1].finishtime >= p[k].arrivetime) ? p[k - 1].finishtime : p[k].arrivetime;
			p[k].finishtime = p[k].starttime + p[k].servicetime;

		}
	}

	for (k = 0; k <= N - 1; k++)
	{
		p[k].zztime = p[k].finishtime - p[k].arrivetime;
		p[k].dqzztime = p[k].zztime / p[k].servicetime;
	}
}


//显示
void Print(pcb* p, int N)
{
	int k;
	printf("调用先来先服务算法以后进程运行的顺序是: ");
	printf("%s", p[0].name); //首先运行第一个进程p[0]
	for (k = 1; k < N; k++)
	{
		printf("-->");
		printf("%s", p[k].name); //输出 -->p[k].name
	}

	printf("\n");
	printf("具体进程调度信息:\n");
	printf("进程名  到达时间  服务时间  开始时间  结束时间  周转时间  带权周转时间\n");
	for (k = 0; k <= N - 1; k++)
	{
		printf("%4s", p[k].name);
		printf("%10.3f", p[k].arrivetime);
		printf("%10.3f", p[k].servicetime);
		printf("%10.3f", p[k].starttime);
		printf("%10.3f", p[k].finishtime);
		printf("%10.3f", p[k].zztime);
		printf("%10.3f\n", p[k].dqzztime);
	}
}


//先来先服务算法FCFS
void FCFS(pcb* p, int N)
{
	sort(p, N);
	run(p, N);
	Print(p, N);
	int k;
	float Attime = 0; //平均周转时间
	float AQttime = 0; //平均带权周转时间
	for (k = 0; k <= N - 1; k++)
	{
		Attime += p[k].zztime;
		AQttime += p[k].dqzztime;
	}
	Attime = Attime / N;
	AQttime = AQttime / N;
	printf("调用先来先服务算法的平均周转时间为:");
	printf("%.3f\n", Attime);
	printf("调用先来先服务算法的平均带权周转时间为:");
	printf("%.3f\n", AQttime);
}

int main()
{
	pcb a[100]; //a为pcb数组   a[0]~a[N-1]对象第1个进程到第N个进程的信息
	int N;      //N为进程数目
	printf("\n");
	printf("\n");
	printf("<<----------先到先服务调度算法---------->>");
	printf("\n");
	printf("请输入进程数目:");
	scanf("%d", &N);
	input(a, N); //a是pcb数组名，N是实际使用数组元素个数
	FCFS(a, N); //fcfs模拟调度
	return 0;
}

二、短进程优先调度算法

短进程优先调度算法（SPN）是根据进程执行时间短的优先级进行调度的算法。
当一个进程到达时，系统会估算其执行时间，如果短于当前正在执行的进程，那么该进程就会优先执行。如果有多个进程具有相同的最短执行时间，那么默认使用FCFS算法。

#include 
#include 

//定义一个结构体：PCB

typedef struct{
char name[10];
float arrivetime;
float servicetime;
float starttime;
float finishtime;
float zztime;
float dqzztime;
}pcb;

 //***输入进程信息，将N个进程的信息写入pcb型数组***
void input(pcb *p,int N)
{
	int i;
	printf("\n");
	printf("请输入进程的名字  到达时间  服务时间:  (例如: a 0 100)\n");

	for(i=0; i <= N-1; i++)
	{
		printf("请输入进程%d的信息：", i+1);
		scanf("%s", &p[i].name);
		scanf("%f", &p[i].arrivetime);
		scanf("%f", &p[i].servicetime);
	}
}



 //***优先级排序***
void sort(pcb *p, int N)
{
	/*
	1、对pcb型数组中的元素进行一个简单的排序
	找到优先级最高的进程
	并把其他进程也进行简单排序，方便后续工作
	*/

	//排序: N次循环,每次找到从i到N-1中优先级最高的进程，放到p[i]
	for(int i=0;i<=N-1;i++)
	{
		//循环比较剩余的变量    //排序后：从0~N-1  arrivetime增加 ， arrivetime相同时， servicetime短的优先
		for(int j=i+1;j<N;j++)
		{
			if(p[i].arrivetime>p[j].arrivetime || (p[i].arrivetime==p[j].arrivetime && p[i].servicetime>p[j].servicetime) )
			{
				//p[j]的优先级高于p[i],因此把p[j]放到p[i]
				pcb temp;
				temp = p[i];
				p[i] = p[j];
				p[j] = temp;
             }
		}
	}

	/*
	2、每个进程运行完成之后，找到当前时刻已经到达的最短进程
	P[0]优先级最高，p[0].finishtime=p[0].arrivetime+p[0].servicetime
	m!=0时：p[m].finishtime=p[m-1].finishtime+p[m].servicetime
	*/

	for(int m=0; m<N-1; m++)
	{
		if(m == 0)
			p[m].finishtime = p[m].arrivetime + p[m].servicetime;
		else
			p[m].finishtime = ((p[m-1].finishtime >= p[m].arrivetime)? p[m-1].finishtime: p[m].arrivetime) + p[m].servicetime;

		//(1)找到p[m].finishtime时刻哪些进程已经到达
		int i=0;  //i统计 p[m].finishtime时刻有几个进程已经到达
		//从下一个进程p[m+1]开始寻找
		for(int n = m+1; n <= N-1; n++)
		{
			if(p[n].arrivetime <= p[m].finishtime)
				i++;
			else
				break;

			    /*由于在第1步已经对进程按照到达时间进行了排序
			      故：当p[n].arrivetime > p[m].finishtime时，
				      说明p[n]进程和其后面的其他进程都未到达。
				i的值为p[m].finishtime时刻已经到达的进程数目。
			   */
		}

		//(2)找到p[m].finishtime时刻已经到达的最短进程
		float min = p[m+1].servicetime;   //next进程服务时间为p[m+1].servicetime （初值）
		int next = m+1;                   //next进程为m+1 （初值）
		//p[m+1]至p[m+i]这i个已到达进程中找到最短进程
		for(int k = m+1; k < m+i; k++)       //k为m+1 ~ m+i-1
		{
			//min的初值是p[m+1].servicetime, k+1为m+2 ~m+i
			if(p[k+1].servicetime < min)
			{
				min = p[k+1].servicetime;
				next = k+1;
			}
		}

		//(3)把最短进程放在p[m+1]进程处
		pcb temp;
		temp=p[m+1];
		p[m+1]=p[next];
		p[next]=temp;
	}
}






 //***运行***
void run(pcb *p, int N)
{
	int k;
	//计算各进程的开始时间和结束时间
	for(k=0; k <= N-1; k++)
     {
		if(k==0) //第1个进程
		{
			p[k].starttime = p[k].arrivetime; //第1个进程到达之后即可执行
			p[k].finishtime = p[k].starttime + p[k].servicetime;
		}
		else
		{
			p[k].starttime = (p[k-1].finishtime >= p[k].arrivetime)? p[k-1].finishtime: p[k].arrivetime;
			p[k].finishtime = p[k].starttime + p[k].servicetime;
		}
	}

	//计算各进程的周转时间和带权周转时间
	for(k=0; k<=N-1; k++)
	{
		p[k].zztime = p[k].finishtime - p[k].arrivetime;
		p[k].dqzztime = p[k].zztime / p[k].servicetime;
     }
}




//***显示***
void Print(pcb *p, int N)
{
	int k;
	printf("调用最短进程优先算法以后进程运行的顺序是: ");
	printf("%s",p[0].name);
	for(k=1;k<N;k++)
	{
		printf("-->");
		printf("%s", p[k].name);
	}

	printf("\n");
	printf("具体进程调度信息:\n");
	printf("进程名  到达时间  服务时间  开始时间  结束时间  周转时间  带权周转时间\n");
	for(k=0; k<=N-1; k++)
	{
		printf("%4s", p[k].name);
		//%m.nf：输出共占m列，其中有n位小数，如数值宽度小于m左端补空格
		printf("%10.3f", p[k].arrivetime);
		printf("%10.3f", p[k].servicetime);
		printf("%10.3f", p[k].starttime);
		printf("%10.3f", p[k].finishtime);
		printf("%10.3f", p[k].zztime);
		printf("%10.3f\n", p[k].dqzztime);
	}
}






 //***短进程优先***
void sjff(pcb *p,int N)
{
	sort(p, N);
	run(p, N);
	Print(p, N);
	int k;
	float Attime = 0; // 平均周转时间
	float AQttime = 0; //平均带权周转时间
	for(k=0; k<=N-1; k++)
     {
		Attime += p[k].zztime;
		AQttime += p[k].dqzztime;
     }
	Attime = Attime/N;
	AQttime = AQttime/N;
	printf("调用短进程优先算法的平均周转时间为:");
	printf("%.3f\n", Attime);
	printf("调用短进程优先算法的平均带权周转时间为:");
	printf("%.3f\n", AQttime);
}





//***主函数***
int main()
{
	//定义一个pcb型数组a
	pcb a[100];
	int N;  //进程数目
	printf("\n");
	printf("\n");
	printf("<<----------******短进程优先调度算法******---------->>");
	printf("\n");
	printf("输入进程数目:");
	scanf("%d", &N);
	input(a, N);
	sjff(a, N);
	return 0;
}

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