课程设计大作业C++模拟操作系统进程调度FCFS和SJF算法实现源码.zip

# 进程调度(FCFS和SJF) ## 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、带权周转时间和等待时间，并且统计n个进程的平均周转时间、平均带权周转时间和平均等待时间。最后，对两个算法做出比较评价。 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，带权周转时间和等待时间，并且计算所有进程的平均周转时间，带权平均周转时间和平均等待时间。 ## 实验环境 - Windows 11 - Visual Studio Code - gcc version 8.1.0 ## 输入 进程数n，进程编号，以及每个进程的到达时间T1, … ,Tn和服务时间S1, … ,Sn。在屏幕上要以表的形式显示输入的信息。 根据显示信息：“1-FCFS，2-SJF”，选择1或者2进入对应的算法过程。 ## 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 - 要求输出计算出来的每个进程的周转时间，带权周转时间和等待时间 - 要求输出所有进程的平均周转时间，带权平均周转时间和平均等待时间 ## 测试数据 | **Process Num.** | **1** | **2** | **3** | **4** | **5** | | ---------------- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | | **Arrival Time** | **0** | **1** | **3** | **4** | **6** | | **CPU Burst** | **5** | **7** | **3** | **8** | **2** | ## 实验设计 ### 数据结构 ```cpp #define MaxNum 100 // 最大进程数 double AverageWT_FCFS = 0, AverageWT_SJF = 0; // 平均等待时间 double AverageTAT_FCFS = 0, AverageTAT_SJF = 0; // 平均周转时间 double AverageWTAT_FCFS = 0, AverageWTAT_SJF = 0; // 平均带权周转时间 using namespace std; // 进程结构体 typedef struct PROCESS { int index; // 进程序号 double ServiceTime; // 服务时间 double ArrivalTime; // 到达时间 double StartTime; // 开始时间 double FinishTime; // 结束时间 double TurnArroundTime; // 周转时间 double WaitTime; // 等待时间 double WeightTurnArroundTime; // 带权周转时间 } PRO[MaxNum]; ``` ### 函数的功能、参数和输出 ```cpp // 输出各进程的到达时间和服务时间 void display_base(PRO PC, int n) // 输出每个时刻的进程运行状态 void display_status(PRO PC, int n) // 输出各进程的周转时间、带权周转时间和等待时间 void display_time(PRO PC, int n) // 输出所有进程的的平均周转时间、带权平均周转时间和平均等待时间 void display_average() // 按到达时间排序 void SortArrival(PRO &PC, int n) // 计算各项时间 z为记号变量 用于区别FCFS和SJF void CountTime(PRO &PC, int n, int z) // FCFS算法 void FCFS(PRO &PC, int n) // SJF算法 void SJF(PRO &PC, int n) // 关于以上函数的参数，PC均为进程的结构体数组，n均为进程的数量 ``` ### 主要函数算法设计 ```cpp // 模拟整个调度过程，输出每个时刻的进程运行状态 void display_status(PRO PC, int n) { cout << endl; cout << "Process Num\t" << "Start Time\t" << "End Time\t" << "Ready Queue" << endl; for (int t = 0; t < n; t++) // 循环输出每个进程的服务时间内 处在等待队列的进程 即到达时间在当前进程开始和结束时间之间的进程 { cout << PC[t].index << "\t\t" << PC[t].StartTime << "\t\t" << PC[t].FinishTime << "\t\t"; for (int q = t + 1; q < n; q++) { if (PC[q].ArrivalTime <= PC[t].FinishTime) cout << PC[q].index << " "; } cout << endl; } } ``` ```cpp // 按到达时间排序 void SortArrival(PRO &PC, int n) { PROCESS temp; for (int i = 0; i < n; i++) { int min = i; for (int j = i + 1; j < n; j++) if (PC[j].ArrivalTime < PC[min].ArrivalTime) min = j; temp = PC[i]; PC[i] = PC[min]; PC[min] = temp; } } ``` ```cpp // 计算各项时间 z为记号变量 用于区别FCFS和SJF void CountTime(PRO &PC, int n, int z) { PC[0].StartTime = PC[0].ArrivalTime; PC[0].FinishTime = PC[0].ArrivalTime + PC[0].ServiceTime; PC[0].TurnArroundTime = PC[0].FinishTime - PC[0].ArrivalTime; PC[0].WaitTime = 0; PC[0].WeightTurnArroundTime = PC[0].TurnArroundTime / PC[0].ServiceTime; double sumWT = PC[0].WaitTime, sumTAT = PC[0].TurnArroundTime, sumWTAT = PC[0].WeightTurnArroundTime; for (int m = 1; m < n; m++) { if (PC[m].ArrivalTime >= PC[m - 1].FinishTime) { PC[m].StartTime = PC[m].ArrivalTime; PC[m].WaitTime = 0; } else { PC[m].StartTime = PC[m - 1].FinishTime; PC[m].WaitTime = PC[m - 1].FinishTime - PC[m].ArrivalTime; } PC[m].FinishTime = PC[m].StartTime + PC[m].ServiceTime; PC[m].TurnArroundTime = PC[m].FinishTime - PC[m].ArrivalTime; PC[m].WeightTurnArroundTime = PC[m].TurnArroundTime / PC[m].ServiceTime; sumWT += PC[m].WaitTime; sumTAT += PC[m].TurnArroundTime; sumWTAT += PC[m].WeightTurnArroundTime; } if(z == 1) // 计算FCFS { AverageWT_FCFS = sumWT / n; AverageTAT_FCFS = sumTAT / n; AverageWTAT_FCFS = sumWTAT / n; } if(z == 2) // 计算SJF { AverageWT_SJF = sumWT / n; AverageTAT_SJF = sumTAT / n; AverageWTAT_SJF = sumWTAT / n; } } ``` ```cpp // FCFS算法 void FCFS(PRO &PC, int n) { SortArrival(PC, n); // 按到达时间进行排序 CountTime(PC, n, 1); // 计算各项时间 display_status(PC, n); // 模拟整个调度过程，输出每个时刻的进程运行状态 display_time(PC, n); // 输出各进程的周转时间、带权周转时间和等待时间 } ``` ```cpp // SJF算法 void SJF(PRO &PC, int n) { SortArrival(PC, n); // 先按到达时间进行排序 // 类比选择排序的思想 从第二个到达的进程开始 遍历当前进程后面的进程 如果有服务时间比当前最短服务时间更短的 则交换位置 int End = PC[0].ArrivalTime + PC[0].ServiceTime; // 之前服务的结束时间 int tmin = 1; // 当前最短服务时间的索引 PROCESS temp; for (int x = 1; x < n; x++) { for (int y = x + 1; y < n; y++) { if (PC[y].ArrivalTime <= End && PC[y].ServiceTime < PC[tmin].ServiceTime) tmin = y; } // 将当前进程与等待队列中服务时间最短的进程进行交换 temp = PC[x]; PC[x] = PC[tmin]; PC[tmin] = temp; End += PC[x].ServiceTime; } CountTime(PC, n, 2); // 计算各项时间 display_status(PC, n); // 模拟整个调度过程，输出每个时刻的进程运行状态 display_time(PC, n); // 输出各进程的周转时间、带权周转时间和等待时间 } ``` ### 详细设计 - 变量初始化 - 接收用户输入n，T1, … ,Tn，S1, … ,Sn - 循环等待用户选择算法：1-FCFS，2-SJF - 按照选择算法进行进程调度 - 计算进程的开始时间、完成时间、周转时间、带权周转时间和等待时间 - 计算所有进程的平均周转时间、平均带权周转时间和平均等待时间 - 按格式输出调度结果 ### 流程图 ![](https://s2.l