利用整型信号量解决理发师问题[定稿]

第一篇：利用整型信号量解决理发师问题[定稿]

利用整型信号量解决理发师问题

int waiting=0;//等候理发的人数，临界资源

semaphore customers=0,barbers=0;//两个信号量，顾客和理发师

semaphore mutex=1;//此信号量是为操作临界资源waiting而设的barber()//理发师进程

{

While(1)

{

}

}

customer()//顾客进程

{

P(mutex);//开始操作临界资源

if(waiting

{

} waiting++;//等候的人数加1 V(customers);//来了一个顾客 V(mutex);//开放临界资源 P(barbers);//等理发师来理发，之后表明理发师忙碌 顾客接受理发师理发();P(customers);//是否有顾客，若没有则理发师睡觉 P(mutex);//当有顾客时，执行此语句，开始操作临界资源waiting waiting--;//等候的人数减1 V(barbers);//表明理发师空闲，可以理发了 V(mutex);//开放临界资源 理发师为顾客理发();

else//若没有空座，直接走人，并开放临界资源

V(mutex);

}

利用整型信号量解决和尚打水问题

semaphore mutex1=1,mutex2=1;//分别为操作“井”和“水缸”这两个临界资源的信号量 semaphore count=3;//操作临界资源“水桶”的信号量，表明可用水桶的数目

semaphore empty=10,full=0;//水缸满和空的信号量

young()//小和尚进程

{

while(1)

{

P(empty);//判断水缸是否可装水 P(count);//是否有可用的水桶，申请使用一个水桶 P(mutex1);//操作临界资源“井” 小和尚从井中取水();

} V(mutex1);//开放“井” P(mutex2);//操作临界资源“水缸” 小和尚把水倒入水缸();V(mutex2);//开放“水缸” V(count);//归还一个水桶 V(full);//表明水缸中已经添加了一桶水

}

old()//老和尚进程 {

while(1)

{

}

} P(full);//判断水缸中是否有水可喝 P(mutex2);//操作临界资源“水缸” 老和尚从水缸中取水();V(mutex2);//开放“水缸” V(empty);//表明水已经被喝了一桶

第二篇：操作系统课程设计--用多线程同步方法解决睡眠理发师问题(Sleeping-Barber_Problem)

题目: 用多线程同步方法解决睡眠理发师问题（Sleeping-Barber Problem)初始条件：

1．操作系统：Linux 2．程序设计语言：C语言

3.设有一个理发师，5把椅子（另外还有一把理发椅），几把椅子可用连续存储单元。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1．技术要求：

1）为每个理发师／顾客产生一个线程，设计正确的同步算法 2）每个顾客进入理发室后，即时显示“Entered” 及其线程自定义标识，还同时显示理发室共有几名顾客及其所坐的位置。3）至少有10个顾客，每人理发至少3秒钟。4）多个顾客须共享操作函数代码。

2． 设计说明书内容要求：

1)设计题目与要求

2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。3）数据结构与模块说明（功能与流程图）

4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。（要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP地址和目录。）

5）运行结果与运行情况

（提示:(1)连续存储区可用数组实现。

(2)编译命令可用： cc-lpthread-o 目标文件名

源文件名(3)多线程编程方法参见附件。）

1设计题目与要求

1.1 设计题目

用多线程同步方法解决睡眠理发师问题（Sleeping-Barber Problem)1.2 设计要求 1.2.1 初始条件

（1）操作系统：Linux（2）程序设计语言：C语言

（3）设有一个理发师，5把椅子（另外还有一把理发椅），几把椅子可用连续存储单元。

1.2.2 技术要求

（1）为每个理发师／顾客产生一个线程，设计正确的同步算法

（2）每个顾客进入理发室后，即时显示“Entered” 及其线程自定义标识，还同时显示理发室共有几名顾客及其所坐的位置。（3）至少有10个顾客，每人理发至少3秒钟。（4）多个顾客须共享操作函数代码。总体设计思想及开发环境与工具

2.1 总体设计思想

题目中要求描述理发师和顾客的行为，因此需要两类线程barber()和customer()分别描述理发师和顾客的行为。其中，理发师有活动有理发和睡觉两个事件；等待和理发二个事件。店里有固定的椅子数，上面坐着等待的顾客，顾客在到来这个事件时，需判断有没有空闲的椅子，理发师决定要理发或睡觉时，也要判断椅子上有没有顾客。所以，顾客和理

发师之间的关系表现为：

（1）理发师和顾客之间同步关系：当理发师睡觉时顾客近来需要唤醒理发师为其理发，当有顾客时理发师为其理发，没有的时候理发师睡觉。

（2）理发师和顾客之间互斥关系：由于每次理发师只能为一个人理发，且可供等侯的椅子有限只有n把，即理发师和椅子是临界资源，所以顾客之间是互斥的关系。（3）故引入3个信号量和一个控制变量：

ⅰ控制变量waiting用来记录等候理发的顾客数，初值为0；

ⅱ信号量customers用来记录等候理发的顾客数，并用作阻塞理发师进程，初值为0； ⅲ信号量barbers用来记录正在等候顾客的理发师数，并用作阻塞顾客进程，初值为1； ⅳ信号量mutex用于互斥，初值为1

2.2 多线程编程原理

此次在Linux下进行多线程编程需要用到pthread_create和pthread_join这两个函数。

2.2.1 创建一个线程

pthread_create用来创建一个线程，原型为： extern int pthread_create((pthread_t

*__thread，__const

pthread_attr_t

*__attr,void *(*__start_routine)(void *), void *__arg))第一个参数为指向线程标识符的指针，第二个参数用来设置线程属性，第三个参数是线程运行函数的起始地址，最后一个参数是运行函数的参数。函数thread不需要参数时，最后一个参数设为空指针。第二个参数设为空指针时，将生成默认属性的线程。创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原来的线程则继续运行下一行代码。

2.2.2 等待一个线程结束

pthread_join用来等待一个线程的结束，函数原型为：

extern int pthread_join __P((pthread_t __th, void **__thread_return));

第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存

储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被 等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。

2.2.3 信号量

（1）函数sem_init（）用来初始化一个信号量，函数原型为：

extern int sem_init __P((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));sem为指向信号量结构的一个指针；pshared不为０时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享；value给出了信号量的初始值。（2）函数sem_post(sem_t *sem)用来增加信号量的值。

当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。

（3）函数sem_wait(sem_t *sem)被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0，解除阻塞后将sem的值减一，表明公共资源经使用后减少。函数sem_trywait(sem_t *sem)是函数sem_wait（）的非阻塞版本，它直接将信号量sem的值减一。

2.3 伪码实现

difine n 5； //为顾客准备的椅子数为5 semaphore mutex=1； //用于互斥

semaphore customers=0；//等候理发的顾客数 semaphore barbers=1；//正在等候顾客的理发师数

int waiting=0； //等候理发的顾客数 //理发师线程 void barber(){ while(true)//判断有无顾客

{ wait(customers);//若无顾客,理发师睡眠

wait(mutex);//互斥

waiting--;//等候顾客数少一个 signal(mutex);//释放临界资源

signal(barber);//cut_hair;// } } //顾客线程

void customer(){ wait(mutex);// if(waiting

理发师去为一个顾客理发 正在理发

互斥

如果有空椅子，则等待 等候顾客数加1

释放临界资源

如果理发师睡觉，唤醒理发师理发师在理发, 顾客等候 顾客坐下等理发师

店里人满了,顾客离开

2.4 开发环境与工具

系统平台：LINUX环境 实现语言：C语言 开发工具：NANO编辑器

3数据结构与模块说明

3.1 数据结构

通过分析课程设计要求，定义以下的数据: sem_t mutex,customers,barbers;//design three semaphores: mutex,customer,barbers int waiting=0;//the number of waiting customers int chair[5];3.2程序模块说明 3.2.1主函数模块

主函数流程图如下：

3.2.2 理发师模块

理发师模块函数流程图如下：

3.2.3 顾客模块

顾客模块函数流程图如下：

源程序代码

#include #include #include #include

#include #include #include #define n 5 //the shop have five chairs

//design three semaphores: mutex,customer,barbers sem_t mutex,customers,barbers;int waiting=0;//the number of waiting customers int chair[5];void * barber();void * customer(void *arg);

int main(int argc,char *argv[]){ //create 10 semaphores and one Barber semaphore pthread_t Customer_id[10],Barber_id;int i;sem_init(&mutex,0,1);//init mutex semaphore to 1 sem_init(&customers,0,0);//init semaphore customers to 0 sem_init(&barbers,0,1);

for(i=0;i<5;i++)pthread_create(&Barber_id,NULL,(void*)barber,NULL);for(i=0;i<10;i++)pthread_create(&Customer_id[i],NULL,(void*)customer,(void*)(i+1));for(i=0;i<10;i++)pthread_join(Customer_id[i],NULL);for(i=0;i<5;i++)pthread_join(Barber_id,NULL);return 0;}

//creat barber pthread

void * barber(){ int i;int next;//wait(customers),if no customers,barber sleeping sem_wait(&customers);sem_wait(&mutex);//wait(mutex)waiting--;//the numer of waiting reduce one for(i=0;i<5;i++){ if(chair[i]!=0){ next= chair[i];chair[i]=0;break;} } printf(“The barber is cutting %dth customer's hairn”,next);sleep(3);sem_post(&mutex);sem_post(&barbers);}

//creat customer pthread void * customer(void *arg){ int i;sem_wait(&mutex);//wait(mutex)if(waiting

if(waiting

waiting++;//the numer of waiting plus one for(i=0;i<5;i++){ if(chair[i]==0){ chair[i]=(int)arg;break;} }

printf(“***************************************************n”);printf(“Entered:Number %d customer comes,and sits at %d n”,(int)arg,(i+1));printf(“There are %d customer on the chairn”,waiting);printf(“The customers' location are:”);for(i=0;i<5;i++)printf(“%d ”,chair[i]);printf(“n”);

sleep(1);sem_post(&mutex);//signal(mutex)sem_post(&customers);//signal(customers)sem_wait(&barbers);//wait(barbers)} else

chair

{ printf(“Number %d comes,there are no chairs,the customer %d is leavingn”,(int)arg,(int)arg);sem_post(&mutex);} }

5.2.1 编辑，编译和运行的过程图

5.2.2 错误部分截图

5.2.3 正确运行结果图

第一次运行结果如下图：

第二次运行结果如下图：

第三次运行结果如下图；

6调试记录

6.1调试记录

周一因有培训与课设时间冲突，故没有上机操作，查阅了相关书籍，并在网上查找了相关资料，了解了linux多线程编程的原理，应注意的问题，及一些常用命令

周二先设计出了该程序的伪代码即其wait、signal操作。然后，根据其要求进行编程，由于使用的是多线程编程，开始进行编译的时候，编译命令输入错误，没有输入-lpthread，程序总是出现错误。同时，创建线程函数时，由于对其格式输入错误导致程序无法运行。例如sb.c，sb1.c等都为本次调试时的程序。

周三主要是不断的调试并完善程序。程序可以运行，但与要求总有些不符，故不断的进行修改，并对其输出的格式进行完善，使其输出看起来美观一些，容易观察一些。例如s.c，b.c等程序为此次调试结果。

周四主要是在原有代码的基础上，使程序更完整些。并进行结果的截图，开始设计并编写课程设计报告。

6.2自我评析和总结

通过本次编程我熟悉了linux 下的多线程编程和信号量实现wait、signal操作的全过程，对同步和互斥问题也有了更深一步的理解，同时，也使我对linux编程有了更多的了解，在很多方面，它与在windows下编程有着很大的不同，对与多线程来说更方便一些。

设计过程中也遇到不少困难，尤其是对于多线程的实现，结果总是不如想象中完美。比如其顾客编号的输出有时会不按顺序，输入有点乱。另外，有时，输出结束后，程序仍无法结束，必须强制性关闭终端才可以结束程序，这是本程序的一个不足之处。

在本次课程设计中我深深感觉到自己掌握的知识还远远不够，我明白光是知道书本上的知识是远远不够的，一定要把理论知识和实践结合起来。同时，要多多学习linux的操作。

第三篇：利用蒙氏教具轻松解决数学问题

利用蒙氏教具轻松解决数学问题

今天进行的主题活动是数学“按长短排序”，活动目标是4个以内物体的排序，为了使幼儿能清楚找到物体从长到短（或从短到长）排序的规律，我利用蒙氏教具--红棒（10根，难度增加了）进行演示，配合幼儿的操作，幼儿很容易就掌握了。

开始，我取了红棒散放在一块工作毯上，然后，请一名幼儿找出最短的红棒给我，孩子很仔细的开始寻找，一会儿他很自豪的找到了，我指导孩子一起把这块红棒放在了另一块工作毯的下方，我又请一名幼儿从散放的红棒中找出最短的，他也很认真的找到了，并且把这根红棒放在了最短红棒的上方，就这样，幼儿依次把红棒从短到长排列整齐。（在这个过程中有一个动作必须要做：把红棒的左端对齐）孩子很轻松的就把10根红棒按规律排列整齐了，他们没有因为难度的增加而感到不适，反而对活动充满了兴趣，每个小朋友都积极参与。

接下来，我们一起又尝试了按从长到短的顺序进行排列，在老师的引导下孩子们自己进行操作，在操作中他们不仅掌握了排序的方法，还引起了幼儿进行数学活动的浓厚兴趣。

其实，在游戏中进行数学活动是幼儿特别喜欢的，而蒙氏教具正是顺应了幼儿喜欢动手，喜欢游戏的天性，让幼儿在趣味中理解了抽象的数学知识（可能幼儿不知道数学概念，如：排序，但他们知道了如何按规律排序），这也正是幼儿教育的目的：让幼儿对学习充满兴趣，并保持这种浓厚的兴趣。

最后，我引用蒙台梭利的一句名言：“我听了，我会忘记；我看了，我会记住；我做了，我也就理解了。”作为文章的结尾，因为在与孩子每天的接触中，我深有同感。

第四篇：利用导数解决生活中的优化问题

利用导数解决生活中的优化问题

本节是用导数的知识解决实际生活中的一些问题，这些问题运用导数的知识解决非常方便.例如，在生活、生产和科研中经常遇到的成本最低、用料最省、效率最高、利润最大等问题，这些问题统称为优化问题.一、利用导数解决优化问题，往往归结为求函数的最大值或最小值问题.二、利用导数解决实际问题中的优化问题时，要注意以下几点：

1.当问题中涉及多个变量时，应根据题意分析它们的关系，找出变量间的关系式；

2.确定函数关系式中自变量的取值范围；

3.所得的结果要符合问题的实际意义.三、要注意方法的灵活运用，如配方法、基本不等式法、导数法.例题：已知某商品生产成本C与产量q（０

8q，求产量q为何值时，利润L最大.一、用长为18 cm的钢条围成一个长方体形状的框架，要求长方体的长与宽

之比为2：1，问该长方体的长、宽、高各为多少时，其体积最大？最大体积是多少？

二、统计表明，某种型号的汽车在匀速行驶中每小时耗油量y（升）关于行驶速度x（千米/小时）的函数解析式可以表示为：y=1

128000x23

80x8(0

距100千米。

（Ⅰ）当汽车以40千米/小时的速度匀速行驶时，从甲地到乙地要耗油多少升？（Ⅱ）当汽车以多大的速度匀速行驶时，从甲地到乙地耗油最少？最少为多少升？

三、某商品每件成本9元，售价为30元，每星期卖出432件.如果降低价格，销售量可以增加，且每星期多卖出的商品件数与商品单价的降低值x（单位：元，0≤x≤30）的平方成正比.已知商品单价降低2元时，一星期多卖出24件．

（I）将一个星期的商品销售利润表示成x的函数；

（II）如何定价才能使一个星期的商品销售利润最大？

四、已知A、B两地相距200千米，一只船从A地逆水到B地，水速为8千米小时，船在静水中的速度为v千米小时（8＜v≤v0）.若船每小时的燃料费与其在静水中的速度的平方成正比，当v=12千米小时，每小时的燃料费为720元，为了使全程燃料费最省，船的实际速度为多少？

第五篇：利用虚拟光驱解决“请在光驱中运行”问题

很多光盘内容复制到电脑上就不能使用，下面以教学光盘为例： 小学数学教师用书光盘DVD2，复制到电脑上后，1、单击开始图标

2、弹出右边提示框

为了解决这一问题，我们使用：UltraISO软碟通，它是一款功能强大而又方便实用的光盘映像文件制作/编辑/转换工具。

3、下载安装完成后，我的电脑里面也会多出一个驱动器：

4、打开软件：

5、此时打开光盘文件夹所在目录，全选，把所有文件拖到上面的方框里，6、单击文件，另存为，系统会自动保存为“.iso”文件。

7、回到工具主界面，工具，加载到虚拟光驱，8、单击映像文件后面的省略号按钮，选择第6步保存的“.iso”文件，单击加载，此时第3步的驱动器里面已经有光盘了。

9、双击打开，再点第1步的图标就可以了。