操作系统 先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法 java版.doc

实验一 先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法1、 实验目的通过这次实验，加深对进程概念的理解，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略及对系统性能的评价方法。2、 试验内容问题描述：设计程序模拟进程的先来先服务FCFS和短作业优先SJF调度过程。假设有n个进程分别在T1, ,Tn时刻到达系统，它们需要的服务时间分别为S1, ,Sn。分别采用先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法进行调度，计算每个进程的完成时间、周转时间和带权周转时间，并且统计n个进程的平均周转时间和平均带权周转时间。3、 程序要求：1）进程个数n；每个进程的到达时间T1, ,Tn和服务时间S1, ,Sn；选择算法1-FCFS，2-SJF。2）要求采用先来先服务FCFS和短作业优先SJF分别调度进程运行，计算每个进程的周转时间和带权周转时间，并且计算所有进程的平均周转时间和带权平均周转时间；3）输出：要求模拟整个调度过程，输出每个时刻的进程运行状态，如“时刻3：进程B开始运行”等等；4）输出：要求输出计算出来的每个进程的周转时间、带权周转时间、所有进程的平均周转时间以及带权平均周转时间。4、 需求分析(1) 输入的形式和输入值的范围算法选择：FCFS-“1”，选SJF-“2”真实进程数各进程的到达时间各进程的服务时间(2) 输出的形式模拟整个调度过程、周转时间、带权周转时间、所有进程的平均周转时间以及带权平均周转时间。(3) 程序所能达到的功能输入进程个数Num，每个进程到达时间ArrivalTimei，服务时间ServiceTimei。采用先来先服务FCFS或者短作业优先SJF进程调度算法进行调度，计算每个进程的完成时间、周转时间和带权周转时间，并且统计Num个进程的平均周转时间和平均带权周转时间。(4) 测试用例5、 调试分析(1)调试过程中遇到的问题以及解决方法，设计与实现的回顾讨论和分析开始的时候没有判断进程是否到达，导致短进程优先算法运行结果错误，后来加上了判断语句后就解决了改问题。基本完成的设计所要实现的功能，总的来说，FCFS编写容易，SJF需要先找到已经到达的进程，再从已经到达的进程里找到进程服务时间最短的进程，再进行计算。根据我所写的FCFS和SJF算法，如果用户输入的数据没有按照到达时间的先后顺序，程序将出现问题？解决办法：利用冒泡排序，根据达到时间的先后顺序进行排序。从第二个进程开始，算法需要判断已在等待的进程，如果分批进行判断与处理，规律性不强，代码很难实现？解决办法：通过牺牲效率的方式，进行一个个判断与处理。为此，引入变量当前时间、用零标记已处理过进程等方式，实现已在等待进程的判断与判断。(2)算法的改进设想改进：即使用户输入的进程到达时间没有先后顺序也能准确的计算出结果。（就是再加个循环，判断各个进程的到达时间先后，组成一个有序的序列）(3)经验和体会通过本次实验，深入理解了先来先服务和短进程优先进程调度算法的思想，培养了自己的动手能力，通过实践加深了记忆。6、 测试结果(1) FIFS算法:文件流输入算法选择,进程个数,进程的达到时间和服务时间输出(2) FIFS算法:文件流输入算法选择,进程个数,进程的达到时间和服务时间输出7、 附录(java)package experiment;import java.io.BufferedInputStream;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileNotFoundException;import java.text.DecimalFormat;import java.util.Scanner;/先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法public class A_FJFS_SJF / 声明变量/ 允许的最大进程数public static int MaxNum = 100;/ 真正的进程数public static int realNum;/ 当前时间public static int NowTime;/ 各进程的达到时间public static int ArrivalTime = new intMaxNum;/ 各进程的服务时间public static int ServiceTime = new intMaxNum;/ 各进程的服务时间(用于SJF中的临时数组)public static int ServiceTime_SJF = new intMaxNum;/ 各进程的完成时间public static int FinishTime = new intMaxNum;/ 各进程的周转时间public static int WholeTime = new intMaxNum;/ 各进程的带权周转时间public static double WeightWholeTime = new doubleMaxNum;/ FCFS和SJF的平均周转时间public static double AverageWT_FCFS, AverageWT_SJF;/ FCFS和SJF的平均带权周转时间public static double AverageWWT_FCFS, AverageWWT_SJF;/ FCFS中的周转时间总和public static int SumWT_FCFS = 0;/ FCFS中的带权周转时间总和public static double SumWWT_FCFS = 0;/ SJF中的周转时间总和public static int SumWT_SJF = 0;/ SJF中的带权周转时间总和public static double SumWWT_SJF = 0;public static Scanner stdin;public static void main(String args) throws FileNotFoundException / 从文件中输入数据BufferedInputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream("./file/01");System.setIn(in);stdin = new Scanner(System.in);int choice = stdin.nextInt(); / 算法选择：FCFS-“1”，选SJF-“2”realNum = stdin.nextInt(); /真实进程数for (int i = 0; i < realNum; i+) /各进程的到达时间ArrivalTimei = stdin.nextInt(); for (int j = 0; j < realNum; j+) /各进程的服务时间ServiceTimej = stdin.nextInt();ServiceTime_SJFj = ServiceTimej;stdin.close();/ 算法选择：1-FCFS，2-SJF；if (choice = 1) FCFS(); else if (choice = 2) SJF(); else System.out.println("算法选择错误");/先来先服务FCFS进程调度算法public static void FCFS() / 到达时间的冒泡排序，完成时间随之变动（使先到者排在前面，后到者排在后面）sort();/ 计算每个进程的完成时间、周转时间、带权周转时间、所有进程的平均周转时间以及带权平均周转时间FinishTime0 = ArrivalTime0 + ServiceTime0;WholeTime0 = ServiceTime0;WeightWholeTime0 = (double) WholeTime0 / ServiceTime0;AverageWT_FCFS = AverageWWT_FCFS = 0;AverageWT_FCFS = AverageWT_FCFS + WholeTime0;AverageWWT_FCFS = AverageWWT_FCFS + WeightWholeTime0;for (int j = 1; j < realNum; j+) /从第二个进程开始计算完成时间、周转时间、带权周转时间if (ArrivalTimej > FinishTimej-1) /该进程是否在等待FinishTimej = ArrivalTimej + ServiceTimej;WholeTimej = ServiceTimej; else /该进程已在等待FinishTimej = FinishTimej-1 + ServiceTimej;WholeTimej = FinishTimej-1 - ArrivalTimej + ServiceTimej;WeightWholeTimej = (double)WholeTimej / ServiceTimej;for (int i = 0; i < realNum; i+) /计算总周转时间、总带权周转时间SumWT_FCFS = SumWT_FCFS + WholeTimei; SumWWT_FCFS = SumWWT_FCFS + WeightWholeTimei;AverageWT_FCFS = (double)SumWT_FCFS / realNum; /平均周转时间AverageWWT_FCFS = (double)SumWWT_FCFS / realNum; /平均带权周转时间/ 输出每个进程的完成时间、周转时间、带权周转时间、所有进程的平均周转时间以及带权平均周转时间outPUT(1);/短作业优先SJF进程调度算法public static void SJF() / 到达时间的冒泡排序，完成时间随之变动（使先到者排在前面，后到者排在后面）sort();int min = 0;NowTime = ArrivalTime0 + ServiceTime0;/ 计算第一次的NowTImeFinishTime0 = ServiceTime0;/ 计算第一个进程的完成时间ServiceTime_SJF0=1000;/赋初值。int allin = 0, j, k;for (int i = 1; i < realNum; i+)/ 进入循环，从第二个到达的进程开始k = 1;min = 0;if (allin = 0)/ 找到已经到达的进程个数for (j = 0; ArrivalTimej <= NowTime && j < realNum ; j+) if (j >= realNum) allin = 1; else j = realNum;j = j - 1;/ j是已经到达的进程数（减去已经计算过的第一个进程）while (k <= j)/ 从已经到达的进程里找到服务时间最短的进程if(ServiceTime_SJFk=0)/进程的服务时间如果等于0，则跳过该进程k+;elseif(ServiceTime_SJFmin>ServiceTime_SJFk)/比较，找到服务时间最短的进程min=k;k+;ServiceTime_SJFmin = 0;/ 找完后置零，便于下一次循环时跳过NowTime += ServiceTimemin;/ 累加当前时间FinishTimemin = NowTime;/ 完成时间for (int i = 0; i < realNum; i+)/ 计算周转时间，带权周转时间，总的周转时间和总的带权周转时间WholeTimei = FinishTimei - ArrivalTimei;WeightWholeTimei = (double)WholeTimei / ServiceTimei;SumWT_SJF += WholeTimei;SumWWT_SJF += WeightWholeTimei;AverageWT_SJF = (double)SumWT_SJF / realNum;/ 平均周转时间AverageWWT_SJF = (double)SumWWT_SJF / realNum;/ 平均带权周转时间/ 输出每个进程的完成时间、周转时间、带权周转时间、所有进程的平均周转时间以及带权平均周转时间outPUT(2);/ 到达时间的冒泡排序，完成时间随之变动（使先到者排在前面，后到者排在后面）public static void sort() int temp1 = 0;int temp2 = 0;for (int i = 0; i < realNum - 1; i+) for (int j = 0; j < realNum - 1; j+) if (ArrivalTimej > ArrivalTimej + 1) temp1 = ArrivalTimej;temp2 = ServiceTimej;ArrivalTimej = ArrivalTimej + 1;ServiceTimej = ServiceTimej + 1;ArrivalTimej + 1 = temp1;ServiceTimej + 1 = temp2;/ 输出每个进程的完成时间、周转时间、带权周转时间、所有进程的平均周转时间以及带权平均周转时间/ a=1:输出FCFS结果 a=2:输出SJF结果public static void outPUT(int a) int k;DecimalFormat format = new DecimalFormat("#.00");System.out.print("到达时间 :");for (k = 0; k < realNum; k+) System.out.print(ArrivalTimek + " ");System.out.println("");System.out.print("服务时间 :");for (k = 0; k < realNum; k+) System.out.print(ServiceTimek + " ");System.out.println("");System.out.print("完成时间 :");for (k = 0; k < realNum; k+) System.out.print(FinishTimek + " ");System.out.println("");System.out.print("周转时间 :");for (k = 0; k < realNum; k+) System.out.print(WholeTimek + " ");System.out.println("");System.out.print("带权周转时间:");for (k = 0; k < realNum; k+) System.out.print(format.format(WeightWholeTimek) + " ");System.out.println("");if(a=1)System.out.println("平均周转时间 :" + format.format(AverageWT_FCFS);System.out.println("平均带权周转时间:" + format.format(AverageWWT_FCFS);elseSystem.out.println("平均周转时间 :" + format.format(AverageWT_SJF);System.out.println("平均带权周转时间:" + format.format(AverageWWT_SJF);/ 模拟整个调度过程，输出每个时刻的进程运行状态System.out.println("时刻" + ArrivalTime0 + ":进程" + 1 + "开始运行");for (int i = 1; i < realNum; i+) System.out.println("时刻" + FinishTimei - 1 + ":进程" + (i + 1)+ "开始运行");