基于优先级的时间片轮转调度算法

1. PCB结构（Block）

pcb

由此定义如下结构体：

typedef struct Block
{
    int processID; // 进程号
    int priority; // 优先级
    int status; // 状态
    double arrivalTime; // 到达时间
    double serviceTime; // 服务时间
    double runTime; // 已运行时间
    struct Block *next; // Next Block
} Block;

2. 数据结构（队列）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-pvXuaPmI-1669459048842)(/contentImages/image/jianshu/13373683-fc06e9117b622d3e.png)] ](http://www.demodashi.com/contentImages/image/jianshu/13373683-ad1ac427688c2f40.png)

typedef struct Link
{
    struct Block *first;  // 指向队头
    struct Block *last;   // 指向队尾
} Link;

队列操作函数：

initLink：初始化队列

void initLink(Link *l)
{
    // 分配空间并检测是否成功
    l->first = l->last = (Block *)malloc(sizeof(Block));
    if (!l->first)
    {
        fprintf(stderr, "Malloc Error!\n");
        exit(-1);
    }
    // 空队列
    l->first->next = NULL;
    l->last->next = NULL;
}

isEmpty：判断队列是否为空

int isEmpty(Link *l)
{
    return l->first->next == NULL? 1: 0;
}

printLInk：输出队列中所有元素的信息

void printLink(Link *l)
{
    Block *p = l->first->next;
    // 遍历队列并输出
    printf ("\nProcess ID\tPriority\tArrival Time\tService Time\tRun Time\tStatus\n");
    while (p != NULL)
    {
        printf("\t%d\t%d\t\t%.2lf\t\t%.2lf\t\t%.2lf\t\t%s\n", \
            p->processID, p->priority, p->arrivalTime, \
            p->serviceTime, p->runTime, p->status == 0? "ready": "finished");
        p = p->next;
    }
}

removeFirst：将队列中第一个元素中的数据复制到给定参数中（用于返回），并删除

void removeFirst(Link *l, Block *b)
{
    Block *t;
    // 空队列则直接返回
    if (isEmpty(l))
    {
        return ;
    }
    // t指向第二个Block，用于之后将队列接上
    t = l->first->next->next;
    // 将第一个Block中的内容复制到b中，用于返回
    b->processID = l->first->next->processID;
    b->priority = l->first->next->priority;
    b->arrivalTime = l->first->next->arrivalTime;
    b->serviceTime = l->first->next->serviceTime;
    b->runTime = l->first->next->runTime;
    b->status = l->first->next->status;
    // 释放第一个Block，并把队列接上
    free (l->first->next);
    l->first->next = t;
}

append：将新的元素添加到队尾

void append(Link *l, Block *b)
{
    Block *t;
    // 分配空间，并检测是否成功
    t = (Block *)malloc(sizeof(Block));
    if (t == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "Malloc Error!\n");
        exit(-1);
    }
    // 将b中的内容复制到t中
    t->processID = b->processID;
    t->priority = b->priority;
    t->arrivalTime = b->arrivalTime;
    t->serviceTime = b->serviceTime;
    t->runTime = b->runTime;
    t->status = b->status;
    // 将t接到队尾
    t->next = NULL;
    l->last->next = t;
    l->last = t;
}

deleteLinkItem：删除队列中指定的元素

void deleteLinkItem(Link *l, Block *target)
{
    Block *p, *t;
    // 遍历队列，寻找目标Block
    p = l->first;
    while (p != NULL && p != target)
    {
        t = p;
        p = p->next;
    }
    // 若存在，则释放
    if (p != NULL)
    {
        t->next = p->next;
        free(p);
    }
}

sortByArrivalTime：根据进程到达时间将队列排序（从小到大）

void sortByArrivalTime(Link *l, int order)
{
    Block *p, *q, *tp, *tq;
    Block *temp, *min, *tmin;
    int minArrivalTime;
    // 这里使用了选择排序
    tp = tq = l->first;
    p = q = l->first->next;
    while (p != NULL)
    {
        // 这个数字可以修改的大一点。。。
        minArrivalTime = 9999;
        while (q != NULL)
        {
            // 寻找最小到达时间的Block
            if (q->arrivalTime < minArrivalTime)
            {
                minArrivalTime = q->arrivalTime;
                tmin = tq;
                min = q;
            }
            tq = q;
            q = q->next;
        }
        // 若寻找的Block与当前Block不是同一个则交换
        if (p != min)
        {
            tp->next = min;
            tmin->next = p;
            temp = min->next;
            min->next = p->next;
            p->next = temp;
        }
        tp = tq = p;
        p = q = p->next;
    }
}

3. 基于优先级的时间片轮转调度算法

流程图

流程图

算法

void RR(Link *l, Link *r)
{
    Block *p, *t;
    double maxPriority;
    double currentTime = 0;
    int selected, timeSlice;
    // 种下随机种子
    srand((unsigned)time(NULL));
    // 遍历队列
    t = p = l->first->next;
    while (p != NULL)
    {
        // 输出在当前时间已到达的进程Block信息
        printf ("\nProcess ID\tPriority\tArrival Time\tService Time\tRun Time\tStatus\n");
        selected = 0;
        maxPriority = 9999;
        while (p != NULL && currentTime >= p->arrivalTime)
        {
            selected = 1;
            printf("\t%d\t%d\t\t%.2lf\t\t%.2lf\t\t%.2lf\t\t%s\n", \
                p->processID, p->priority, p->arrivalTime, \
                p->serviceTime, p->runTime, p->status == 0? "ready": "finished");
            // 寻找优先级最高的进程
            if (p->priority < maxPriority)
            {
                maxPriority = p->priority;
                t = p;
            }
            p = p->next;
        }
        // 生成随机时间片
        timeSlice = rand() % 10;
        if (selected)
        {
            // 运行进程（模拟）
            printf("Current time: %.0lf, Selected process: %d\n", currentTime, t->processID);
            t->runTime += timeSlice;
            t->priority += 2;
            // 若进程已经结束，则将该进程添加到完成队列，并从当前队列中删除
            if (t->runTime >= t->serviceTime)
            {
                t->status = 1;
                currentTime += t->serviceTime - (t->runTime - timeSlice);
                t->runTime = t->serviceTime;
                append(r, t);
                deleteLinkItem(l, t);
            }
        }
        else
        {
            currentTime += timeSlice;
        }
        // 打印完成队列
        printLink(r);
        t = p = l->first->next;
    }
}