【操作系统】先来先服务和短作业优先算法（C语言实现）

【操作系统】 先来先服务算法和短作业优先算法实现

介绍:

1.先来先服务 (FCFS: first come first service)

如果早就绪的进程排在就绪队列的前面，迟就绪的进程排在就绪队列的后面，那么先来先服务(FCFS: first come first service)总是把当前处于就绪队列之首的那个进程调度到运行状态。也就说，它只考虑进程进入就绪队列的先后，而不考虑它的下一个CPU周期的长短及其他因素。FCFS算法简单易行，是一种非抢占式策略，但性能却不大好。

简单来说，先来先服务就是那个进程到达时间最早，那么CPU就先处理哪个进程。

2.短作业优先（SJF, Shortest Job First）

对预计执行时间短的作业（进程）优先分派处理机。通常后来的短作业不抢先正在执行的作业。

也就是说，不但要考虑进程的到达时间，还要考虑进程需要运行的时间。

当一个进程正在运行时，假如有其他的进程到达，那么这些到达的进程就需要按照其需要运行的时间长短排序，运行时间短的在前，运行时间长的在后。

例子：

话不多说，直接上代码。第一次写，有很多不足的地方。希望大家看到可以帮忙纠正一下，谢谢大家。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX 10
typedef struct PCB {
    int id,arrive_time,service_time,start_time,finish_time;     //进程id、到达时间、服务时间、开始时间、完成时间
    float zhouzhuan_time,daiquanzhouzhuan_time;                 //周转时间、带权周转时间。。。只能说我的拼英。。。emm，。。尴尬。。
    int status;
}PCB;

typedef enum {
	OK,ERROR
}Status;
typedef enum {
	FALSE,TRUE
}Bool;

typedef PCB datatype;

typedef struct LinkQueue {
    int front;
    int rear;
    int length;
    datatype* base;
}quene;

int arrive[MAX];     // 记录每个作业的到达时间
int service[MAX];    //记录每个作业的服务时间
int num;            //输入的进程个数

quene init(){
    quene q_pcb;
    q_pcb.base = (datatype *)malloc(sizeof(datatype)*MAX);
    q_pcb.front = q_pcb.rear = 0;
    q_pcb.length = 0;
    return q_pcb;
}

Bool isFull(quene *q) {

	if ((q->rear + 1) % MAX == q->front) {
		return TRUE;
	}
	return FALSE;
}
Bool isEmpty(quene *q) {
	if (q->rear == q->front) {
		return TRUE;
	}
	return FALSE;
}

Status rudui(quene *q,datatype p){      //入队。。。emmmm。。。尴尬。。。当时脑子抽了。。写成了拼英。  后来写完了。。。用的地方太多了。。就没修改了。。
	if (isFull(q))
	{
		return ERROR;
	}
    *(q->base + q->rear) = p;
    q->rear=(q->rear + 1) % MAX;
    q->length ++;
    return OK;
}
Status chudui(quene *q){                //出队。。。emmmm。。。尴尬。。。当时脑子抽了。。写成了拼英。  后来写完了。。。用的地方太多了。。就没修改了。。
    if (isEmpty(q) == TRUE) {
         return ERROR;
	}
    q->length --;
    q->front = (q->front+1)%MAX;
    return OK;
}

void input(quene *q) /* 建立进程控制块队列 */
{

    printf("请输入进程的个数:\n");
    scanf("%d",&num);
    printf("请输入各进程的服务时间:\n");
    int count = num;
    int count2 = num;
    int i = 0;
    while(i < count2)
    {
        datatype temp;
        temp.id = i;
        temp.status = 0;            //将所有的访问状态都置为0 表示未加入队列
        scanf("%d",&temp.service_time);
        service[i] = temp.service_time;
        rudui(q,temp);
        i ++;
    }
    i = 0;
    printf("length=%4d\n",q->length);
    printf("请输入各进程的到达时间:\n");
    while (i < count)
    {
        scanf("%d",&(q->base+i)->arrive_time);
        arrive[i] = (q->base+i)->arrive_time;
        i ++;
    }
}

void print_pcb(quene *q){           //格式化打印 ， 并计算相关的信息
    float ave_zhouzhuan = 0;
    float ave_daiquan = 0;

    for (int i = 0; i < q->length; i++)
    {
        if(i == 0){
            (q->base+i)->start_time = (q->base+i)->start_time;  //第一个的开始时间
        }
        else
        {
            (q->base+i)->start_time = (q->base+i-1)->finish_time;
        }
        (q->base+i)->finish_time = (q->base+i)->start_time + (q->base+i)->service_time;   //结束时间
        (q->base+i)->zhouzhuan_time = (float)((q->base+i)->finish_time - (q->base+i)->arrive_time);  //周转时间
        if((q->base+i)->service_time == 0){
            (q->base+i)->daiquanzhouzhuan_time = (q->base+i)->zhouzhuan_time;
        }
        else
        {
            (q->base+i)->daiquanzhouzhuan_time = (q->base+i)->zhouzhuan_time/(q->base+i)->service_time; //带权周转时间
        }
        ave_zhouzhuan += (q->base+i)->zhouzhuan_time;
        ave_daiquan += (q->base+i)->daiquanzhouzhuan_time;
    }
    printf("进程ID\t到达时间\t服务时间\t开始时间\t结束时间\t周转时间\t带权周转时间\n");
    for (int i = 0; i < q->length; i++)
    {
         printf("%4d\t%8d\t%8d\t%8d\t%8d\t%8f\t%8f\n",(q->base+i)->id,(q->base+i)->arrive_time,(q->base+i)->service_time,(q->base+i)->start_time,(q->base+i)->finish_time,(q->base+i)->zhouzhuan_time,(q->base+i)->daiquanzhouzhuan_time);
    }
    printf("平均周转时间=%f\n",ave_zhouzhuan/q->length);
    printf("平均带权周转时间=%f\n",ave_daiquan/q->length);
}

void sort(int array[]){         //排序。    从大到小的顺序。
    int temp;
    for(int i = 0;i < num -1;i ++){
        for(int j = i + 1;j < num;j ++){
            if(array[i] > array[j]){
                temp = array[i];
                array[i] = array[j];
                array[j] = temp;
            }
        }
    }
}

int select__min_arrive(quene *q){       //从到达的进程队列中挑选出到达时间最早的
    int min = (q->base+q->front)->arrive_time;
    for(int i = 1;i < q->length; i ++){
        if (min > (q->base+q->front+i)->arrive_time && (q->base+q->front+i)->status == 0)
        {
            min = (q->base+q->front+i)->arrive_time;
        }
    }
    return min;
}
int select__min_service(quene *qu){     //从到达的进程队列中挑选出所有进程中最短一个进程的服务时间
    int min = (qu->base+qu->front)->service_time;
    for(int i = 0;i < qu->length; i ++){
        if (min > (qu->base+qu->front+i)->service_time && (qu->base+qu->front+i)->status == 0)
        {
            min = (qu->base+qu->front+i)->service_time;
        }
    }
    return min;
}

int main(){
    quene q = init();
    input(&q);

    int select;
    sort(arrive); //按照到达时间排序
    sort(service); // 按照服务时间长短排序
    printf("\n");
    printf("1.先来先服务\t2.短作业优先\t请输入你的选择：\n");
    scanf("%d",&select);
    quene new_q,new_quene;      //两个队列。第一个表示先来先服务队列。第二个是短作业优先队列。
    switch (select)
    {
    case 1:
        new_q  = init();
        for(int i = 0;i < q.length; i ++){          //先来先服务 ： 按照到达时间排序然后依次查找入队列
            for(int j = 0;j < q.length;j ++){
                if((q.base+q.front+j)->arrive_time == arrive[i] && (q.base+q.front+j)->status == 0){
                    rudui(&new_q,*(q.base+j));
                    (q.base+j)->status = 1;
                }
            }
        }
        print_pcb(&new_q);
        break;
    case 2:
        int flag = 0;
        new_quene = init();
        quene min_arrive = init();          //用来存放当一个进程正在运行时，新到达的队列
        int count = 0;
        for(int i = 0;i < q.length; i ++){        //先让第一个到达的入队列
            for(int j = 0;j < q.length;j ++){
                if(i == 0 && flag == 0){         //保证第一个到达作业装入系统
                    if((q.base+j)->arrive_time == arrive[0] && (q.base+j)->status == 0){
                         rudui(&new_quene,*(q.base+j));
                         (q.base+j)->status = 1;        //防止重复访问
                         break;
                    }
                }
                else{        //后面的按照服务时间长短入队列
                    // if((q.base+j)->service_time == service[i] && (q.base+j)->status == 0){
                    //     // sjf[index] = (q.base+j)->id;
                    //     // index ++;
                    //      rudui(&new_quene,*(q.base+j));
                    //      (q.base+j)->status = 1;
                    //  }

                }
            }
            break;
        }

        int service,arrive,start,finish;    //用于存放正在运行的进程的服务时间、到达时间、开始时间、完成时间。
        for(int i = 0; i < q.length;i ++){      //按照sjf算法确定后续入队的顺序

            if (i == 0)
            {
                start = (new_quene.base+i)->arrive_time;
                (new_quene.base+i)->start_time = (new_quene.base+i)->arrive_time;
                (new_quene.base+i)->finish_time = (new_quene.base+i)->arrive_time + (new_quene.base+i)->service_time;
            }
            else
            {
                start = (new_quene.base+i-1)->finish_time;
                (new_quene.base+i)->finish_time = (new_quene.base+i)->start_time + (new_quene.base+i)->service_time;
            }
            service = (new_quene.base+i)->service_time;
            arrive = (new_quene.base+i)->arrive_time;
            finish = start + (new_quene.base+i)->service_time;

            for(int j = 0;j < q.length;j ++){       //假如一个进程运行结束前，有新的进程到达，那么就加入一个临时队列。
                 if ((q.base+j)->arrive_time <= finish && (q.base+j)->status == 0)
                 {
                    // printf("进程ID\t到达时间\t服务时间\n");      //调试的时候用的
                    //  printf("%8d\t%8d\t%8d\n",(q.base+j)->id,(q.base+j)->arrive_time,(q.base+j)->service_time);
                     rudui(&min_arrive,*(q.base+j));
                     count ++;
                     flag = 1;
                 }
             }
             if(flag == 0){             //在一个进程执行时，如果没有其他的进程到达，那就直接挑选出最早到达的加入到sjf作业调度队列
                 int min_arrive_time = select__min_arrive(&q);
                 for (int  j = 0; j < q.length; j++)
                {
                    if((q.base+j)->arrive_time == min_arrive_time && (q.base+j)->status == 0){
                        (q.base+j)->status = 1;
                        rudui(&new_quene,*(q.base+j));
                        break;
                    }
                }
             }
             if (flag == 1)              //在一个进程执行时，如果有其他的进程到达，那么就要从已经到达的队列中挑选出服务时间最短的加入sjf队列
             {
                //  printf("进入待队列的进程ID\t到达时间\t服务时间\n");         //主要时调试的时候用的
                //  for (int j = 0; j < min_arrive.length; j++)
                //  {
                //     printf("%8d\t%8d\t%8d\n",(min_arrive.base+min_arrive.front+j)->id,(min_arrive.base+min_arrive.front+j)->arrive_time,(min_arrive.base+min_arrive.front+j)->service_time);
                //  }
                int min_service_time = select__min_service(&min_arrive);
                for (int  j = 0; j < q.length; j++)
                {
                    // printf("%d\t | \t", (q.base+j)->status);
                    if((q.base+j)->service_time == min_service_time && (q.base+j)->status == 0){
                        (q.base+j)->status = 1;
                        rudui(&new_quene,*(q.base+j));
                        flag = 0;
                        break;
                    }
                }
             } 

            for (int j = 0; j < count; j++)     //因为每一个作业运行时，都可能会有新到达的进程，所以需要先把上一个进程运行时到达的进程队列给清空
            {
                chudui(&min_arrive);
            }
            count = 0;
        }
        for(int i = 0;i < new_quene.length; i ++){      //因为计算周转时间等的都放在print_PCB函数中了，所以为了后面直接用那个函数所以就又初始化了一遍
            (new_quene.base + i)->start_time = 0;
            (new_quene.base + i)->finish_time = 0;
        }
        print_pcb(&new_quene);              //格式化打印并计算开始时间。完成时间，等的一些数据
        break;
    }

    system("pause");
}

希望大家看到不足的地方可以纠正一下。谢谢大家！

完美撒花！