若干简单的进程和作业调度的C++模拟程序

进程调度（时间片轮转，动态优先级，链表形式）：

#include<cstdio>
#include<cstdlib>

struct PCB
{
    char name[];
    char state; //状态
    int super; //优先级
    int ntime; //预计运行时间
    int rtime; //实际运行时间
    PCB *link;
}*ready=NULL, *p;

void disp(PCB *pr) /*建立进程显示函数,用于显示当前进程 */
{
    printf("\n qname \t state \t super \t ntime \t rtime \n");
    printf("|%s \t ",pr->name);
    printf("|%c \t ",pr->state);
    printf("|%d \t ",pr->super);
    printf("|%d \t ",pr->ntime);
    printf("|%d \t ",pr->rtime);
    printf("\n");
}

void check() /* 建立进程查看函数 */
{
    printf("\n ******** 当前正在运行的进程是:%s",p->name); /* 显示当前运行进程 */
    disp(p);

    printf("\n ******** 当前就绪队列状态为:\n"); /* 显示就绪队列状态 */
    PCB *pr=ready;
    while(pr!=NULL) disp(pr), pr=pr->link;
}

void sort() /* 建立对进程进行优先级排列函数 */
{
    if(ready==NULL || (p->super)>(ready->super)) /* 优先级最大者,插入队首 */
    {
        p->link=ready;
        ready=p;
    }
    else /* 进程比较优先级,插入适当的位置中 */
    {
        PCB *first=ready, *second=first->link;
        while(second!=NULL)
        {
            if((p->super)>(second->super)) /* 若插入进程比当前进程优先数大,插入到当前进程前面 */
            {
                first->link=p;
                p->link=second;
                return;
            }

            first=first->link;
            second=second->link;
        }
        first->link=p;
    }
}

void input() /* 建立进程控制块函数 */
{
    system("cls");

    printf("\n 请输入进程数目?");
    int num; scanf("%d",&num);

    for(int i=;i<num;i++)
    {
        printf("\n 进程号 No.%d:\n",i);
        p=(PCB *)malloc(sizeof(PCB));

        printf("\n 输入进程名:");
        scanf("%s",p->name);

        printf("\n 输入进程优先数:");
        scanf("%d",&(p->super));

        printf("\n 输入进程运行时间:");
        scanf("%d",&(p->ntime));

        printf("\n");

        p->rtime=;
        p->state='w';
        p->link=NULL;

        sort(); /* 调用 sort 函数 */
    }

    system("cls");
    printf("\n ******** 进程创建如下:\n");
    PCB *pr=ready;
    while(pr!=NULL) disp(pr), pr=pr->link;
}

inline void destroy() /*建立进程撤消函数(进程运行结束,撤消进程) */
{
    printf("\n 进程 [%s] 已完成.\n",p->name), free(p);
}

inline void running() /* 建立进程就绪函数(进程运行时间到,置就绪状态) */
{
    (p->rtime)++;
    if(p->rtime==p->ntime)
        destroy(); /* 调用 destroy 函数 */
    else
        --(p->super), p->state='w', sort();
}

int main() /*主函数*/
{
    input();

    int h=;
    while(ready!=NULL)
    {
        getchar();
        printf("\n The execute number:%d \n",++h);

        p=ready;
        ready=p->link;
        p->link=NULL;
        p->state='r';

        check();
        running();

        printf("\n 按任意键继续......"), getchar();
    }

    printf("\n\n 进程已经全部完成.\n");
    getchar();

    return ;
}

/*
3
A
3
5
B
2
3
C
1
4
*/

作业调度（FCFS调度）：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int cur_time;
int limit;
double turnover_time_sum, weighted_turnover_time_sum;

struct JCB
{
    int index; //作业序号
    string name; //作业名称
    string state; //状态
    int estimate_time; //预计运行时间
    int arrive_time; //到达时间
    int running_time; //实际运行时间
    int end_time; //结束时间
    inline int turnover_time()const //周转时间
    {
        return cur_time-arrive_time;
    }
    inline double weighted_turnover_time()const
    {
        return turnover_time()*1.0/running_time;
    }
    inline int waiting_time()const //等待时间
    {
        return turnover_time()-running_time;
    }

    void print()const
    {
        printf("作业 %d : \t",index);
        cout<<"|名称: "<<name<<" \t";
        cout<<"|状态: "<<state<<" \t";
        printf("|到达: %d \t",arrive_time);
        printf("|预计运行: %d \t",estimate_time);
        printf("|已运行: %d \t",running_time);
        printf("|已等待: %d \t",waiting_time());
        if(state=="destroy")
        {
            printf("|周转时间: %d \t",turnover_time());
            printf("|带权周转: %.2f",weighted_turnover_time());
        }
        printf("\n");
    }
};
bool cmp(const JCB &a,const JCB &b)
{
    return a.arrive_time<b.arrive_time;
}

vector<JCB> memory; //内存
queue<JCB> fifo; //FIFO队列
vector<JCB> destroy; //待销毁

JCB createJob(int index) //创建
{
    JCB res;

    printf("\n\n作业序号: %d\n",res.index=index);
    res.state="reserve";

    printf("请输入作业名称:\n");
    cin>>res.name;

    printf("请输入预计运行时间:\n");
    cin>>res.estimate_time;

    printf("请输入到达时间:\n");
    cin>>res.arrive_time;

    res.running_time=;

    return res;
}

void printJobs() //输出各个作业情况
{
    printf("\n************************************************************\n");
    printf("目前时间: %d\n",cur_time);

    printf("\n内存中存在 %d 个作业:\n",memory.size());
    for(auto job:memory) job.print();

    queue<JCB> tmp=fifo;
    printf("\n后备队列中存在 %d 个作业:\n",tmp.size());
    while(tmp.size()) tmp.front().print(), tmp.pop();

    printf("\n待销毁 %d 个作业:\n",destroy.size());
    for(auto job:destroy) job.print();

    cout<<endl<<endl<<endl<<endl;
}

void runJobs() //运行内存中的作业
{
    for(unsigned int i=;i<memory.size();i++)
    {
        memory[i].running_time++;
        if(memory[i].running_time==memory[i].estimate_time)
        {
            memory[i].state="destroy";
            memory[i].end_time=cur_time;
            destroy.push_back(memory[i]);
            memory.erase(memory.begin()+i);
            i--;
        }
    }
}

void destroyJobs() //销毁待销毁的作业
{
    for(unsigned int i=;i<destroy.size();i++)
    {
        turnover_time_sum+=destroy[i].turnover_time();
        weighted_turnover_time_sum+=destroy[i].weighted_turnover_time();
    }
    destroy.clear();
}

int main()
{
    printf("请输入内存允许的最多作业数目:\n");
    cin>>limit;

    printf("请输入作业总数目:\n");
    int num; cin>>num;

    vector<JCB> tmp;
    for(int i=;i<num;i++) tmp.push_back(createJob(i));
    sort(tmp.begin(),tmp.end(),cmp);

    cur_time=;
    turnover_time_sum=weighted_turnover_time_sum=0.0;
    while(tmp.size()> || fifo.size()> || memory.size()>)
    {
        while(memory.size()<limit && fifo.size()>)
        {
            JCB tmp=fifo.front();
            fifo.pop();
            tmp.state="running";
            memory.push_back(tmp);
        }

        for(unsigned int i=;i<tmp.size();i++)
        {
            if(tmp[i].arrive_time==cur_time)
            {
                fifo.push(tmp[i]);
                tmp.erase(tmp.begin()+i);
                i--;
            }
        }

        runJobs();

        printJobs();

        destroyJobs();

        cur_time++;
    }

    printf("\n\n该组作业平均周转时间 %.2f, 平均带权周转时间 %.2f.\n",turnover_time_sum/num,weighted_turnover_time_sum/num);
}

/*
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YJC
5
3
HBG
3
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WYY
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QQQ
2
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ZVD
8
1
WCY
10
10
YJLGXC
7
5
*/

作业调度（SJF调度）：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int cur_time;
int limit;
double turnover_time_sum, weighted_turnover_time_sum;

struct JCB
{
    int index; //作业序号
    string name; //作业名称
    string state; //状态
    int estimate_time; //预计运行时间
    int arrive_time; //到达时间
    int running_time; //实际运行时间
    int end_time; //结束时间
    inline int turnover_time()const //周转时间
    {
        return cur_time-arrive_time;
    }
    inline double weighted_turnover_time()const
    {
        return turnover_time()*1.0/running_time;
    }
    inline int waiting_time()const //等待时间
    {
        return turnover_time()-running_time;
    }

    void print()const
    {
        printf("作业 %d : \t",index);
        cout<<"|名称: "<<name<<" \t";
        cout<<"|状态: "<<state<<" \t";
        printf("|到达: %d \t",arrive_time);
        printf("|预计运行: %d \t",estimate_time);
        printf("|已运行: %d \t",running_time);
        printf("|已等待: %d \t",waiting_time());
        if(state=="destroy")
        {
            printf("|周转时间: %d \t",turnover_time());
            printf("|带权周转: %.2f",weighted_turnover_time());
        }
        printf("\n");
    }

    bool operator<(const JCB &o)const
    {
        return o.estimate_time<estimate_time;
    }
};
bool cmp(const JCB &a,const JCB &b)
{
    return a.arrive_time<b.arrive_time;
}

vector<JCB> memory; //内存
priority_queue<JCB> heap; //优先队列
vector<JCB> destroy; //待销毁

JCB createJob(int index) //创建
{
    JCB res;

    printf("\n\n作业序号: %d\n",res.index=index);
    res.state="reserve";

    printf("请输入作业名称:\n");
    cin>>res.name;

    printf("请输入预计运行时间:\n");
    cin>>res.estimate_time;

    printf("请输入到达时间:\n");
    cin>>res.arrive_time;

    res.running_time=;

    return res;
}

void printJobs() //输出各个作业情况
{
    printf("\n************************************************************\n");
    printf("目前时间: %d\n",cur_time);

    printf("\n内存中存在 %d 个作业:\n",memory.size());
    for(auto job:memory) job.print();

    priority_queue<JCB> tmp=heap;
    printf("\n后备队列中存在 %d 个作业:\n",tmp.size());
    while(tmp.size()) tmp.top().print(), tmp.pop();

    printf("\n待销毁 %d 个作业:\n",destroy.size());
    for(auto job:destroy) job.print();

    cout<<endl<<endl<<endl<<endl;
}

void runJobs() //运行内存中的作业
{
    for(unsigned int i=;i<memory.size();i++)
    {
        memory[i].running_time++;
        if(memory[i].running_time==memory[i].estimate_time)
        {
            memory[i].state="destroy";
            memory[i].end_time=cur_time;
            destroy.push_back(memory[i]);
            memory.erase(memory.begin()+i);
            i--;
        }
    }
}

void destroyJobs() //销毁待销毁的作业
{
    for(unsigned int i=;i<destroy.size();i++)
    {
        turnover_time_sum+=destroy[i].turnover_time();
        weighted_turnover_time_sum+=destroy[i].weighted_turnover_time();
    }
    destroy.clear();
}

int main()
{
    printf("请输入内存允许的最多作业数目:\n");
    cin>>limit;

    printf("请输入作业总数目:\n");
    int num; cin>>num;

    vector<JCB> tmp;
    for(int i=;i<num;i++) tmp.push_back(createJob(i));
    sort(tmp.begin(),tmp.end(),cmp);

    cur_time=;
    turnover_time_sum=weighted_turnover_time_sum=0.0;
    while(tmp.size()> || heap.size()> || memory.size()>)
    {
        //将若干作业调度运行
        while(memory.size()<limit && heap.size()>)
        {
            JCB tmp=heap.top(); heap.pop();
            tmp.state="running";
            memory.push_back(tmp);
        }

        //当前时间点到达的作业进入后备队列
        for(unsigned int i=;i<tmp.size();i++)
        {
            if(tmp[i].arrive_time==cur_time)
            {
                heap.push(tmp[i]);
                tmp.erase(tmp.begin()+i);
                i--;
            }
        }

        runJobs();

        printJobs();

        destroyJobs();

        cur_time++;
    }

    printf("\n\n该组作业平均周转时间 %.2f, 平均带权周转时间 %.2f.\n",turnover_time_sum/num,weighted_turnover_time_sum/num);
}

/*
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HBG
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WYY
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QQQ
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WCY
10
10
YJLGXC
7
5
*/

作业调度（HRRN调度）：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int cur_time;
int limit;
double turnover_time_sum, weighted_turnover_time_sum;

struct JCB
{
    int index; //作业序号
    string name; //作业名称
    string state; //状态
    int estimate_time; //预计运行时间
    int arrive_time; //到达时间
    int running_time; //实际运行时间
    int end_time; //结束时间
    inline int turnover_time()const //周转时间
    {
        return cur_time-arrive_time;
    }
    inline double weighted_turnover_time()const
    {
        return turnover_time()*1.0/running_time;
    }
    inline int waiting_time()const //等待时间
    {
        return turnover_time()-running_time;
    }
    inline double response_ratio()const //响应比
    {
        return (waiting_time()+estimate_time)*1.0/estimate_time;
    }

    void print()const
    {
        printf("作业 %d : \t",index);
        cout<<"|名称: "<<name<<" \t";
        cout<<"|状态: "<<state<<" \t";
        printf("|到达: %d \t",arrive_time);
        printf("|预计运行: %d \t",estimate_time);
        printf("|已运行: %d \t",running_time);
        printf("|已等待: %d \t",waiting_time());
        if(state=="reserve")
        {
            printf("|响应比: %.2f",response_ratio());
        }
        if(state=="destroy")
        {
            printf("|周转时间: %d \t",turnover_time());
            printf("|带权周转: %.2f",weighted_turnover_time());
        }
        printf("\n");
    }
    bool operator>(const JCB &o)const
    {
        return response_ratio()>o.response_ratio();
    }
};
bool cmp(const JCB &a,const JCB &b)
{
    return a.arrive_time<b.arrive_time;
}

vector<JCB> memory; //内存
vector<JCB> rq; //后备队列
vector<JCB> destroy; //待销毁

JCB createJob(int index) //创建
{
    JCB res;

    printf("\n\n作业序号: %d\n",res.index=index);
    res.state="reserve";

    printf("请输入作业名称:\n");
    cin>>res.name;

    printf("请输入预计运行时间:\n");
    cin>>res.estimate_time;

    printf("请输入到达时间:\n");
    cin>>res.arrive_time;

    res.running_time=;

    return res;
}

void printJobs() //输出各个作业情况
{
    printf("\n************************************************************\n");
    printf("目前时间: %d\n",cur_time);

    printf("\n内存中存在 %d 个作业:\n",memory.size());
    for(auto job:memory) job.print();

    printf("\n后备队列中存在 %d 个作业:\n",rq.size());
    for(auto job:rq) job.print();

    printf("\n待销毁 %d 个作业:\n",destroy.size());
    for(auto job:destroy) job.print();

    cout<<endl<<endl<<endl<<endl;
}

void runJobs() //运行内存中的作业
{
    for(unsigned int i=;i<memory.size();i++)
    {
        memory[i].running_time++;
        if(memory[i].running_time==memory[i].estimate_time)
        {
            memory[i].state="destroy";
            memory[i].end_time=cur_time;
            destroy.push_back(memory[i]);
            memory.erase(memory.begin()+i);
            i--;
        }
    }
}

JCB findJobs() //在后备队列查找作业
{
    unsigned int idx=;
    for(unsigned int i=;i<rq.size();i++)
    {
        if(rq[i]>rq[idx]) idx=i;
    }
    printf("调度该作业进入内存:\n");
    rq[idx].print();
    JCB res=rq[idx];
    res.state="running";
    rq.erase(rq.begin()+idx);
    return res;
}

void destroyJobs() //销毁待销毁的作业
{
    for(unsigned int i=;i<destroy.size();i++)
    {
        turnover_time_sum+=destroy[i].turnover_time();
        weighted_turnover_time_sum+=destroy[i].weighted_turnover_time();
    }
    destroy.clear();
}

int main()
{
    printf("请输入内存允许的最多作业数目:\n");
    cin>>limit;

    printf("请输入作业总数目:\n");
    int num; cin>>num;

    vector<JCB> tmp;
    for(int i=;i<num;i++) tmp.push_back(createJob(i));
    sort(tmp.begin(),tmp.end(),cmp);

    cur_time=;
    turnover_time_sum=weighted_turnover_time_sum=0.0;
    while(tmp.size()> || rq.size()> || memory.size()>)
    {
        //将若干作业调度运行
        while(memory.size()<limit && rq.size()>)
            memory.push_back(findJobs());

        //当前时间点到达的作业进入后备队列
        for(unsigned int i=;i<tmp.size();i++)
        {
            if(tmp[i].arrive_time==cur_time)
            {
                rq.push_back(tmp[i]);
                tmp.erase(tmp.begin()+i);
                i--;
            }
        }

        runJobs();

        printJobs();

        destroyJobs();

        cur_time++;
    }

    printf("\n\n该组作业平均周转时间 %.2f, 平均带权周转时间 %.2f.\n",turnover_time_sum/num,weighted_turnover_time_sum/num);
}

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