操作系統，時間片輪轉算法的C語言實現Round Robin

#include "windows.h"
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fstream.h>
#include <io.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

void Create_ProcInfo(); // 建立進程調度需要的數據
void Display_ProcInfo();   // 顯示當前系統全部進程的狀態
void Scheduler_FF();
void Cpu_Sched();
void IO_Sched();
void NextRunProcess();
void DisData();
void DisResult();

int   RunPoint;   // 運行進程指針，-1時為沒有運行進程
int   WaitPoint;  // 阻塞隊列指針，-1時為沒有阻塞進程
int   ReadyPoint; // 就緒隊列指針，-1時為沒有就緒進程
long  ClockNumber;   // 系統時鍾
int   ProcNumber;    // 系統中模擬產生的進程總數
int   FinishedProc;    // 系統中模擬產生的進程總數
int q=9;//時間片


//進程信息結構
struct ProcStruct  
{
    int  p_pid;         // 進程的標識號
    char p_state;       // 進程的狀態，C--運行  R--就緒  W--組塞  B--后備  F--完成
    int  p_rserial[16]; // 模擬的進程執行的CPU和I/O時間數據序列，間隔存儲，0項存儲有效項數
    int  p_pos;         // 當前進程運行到的序列位置
    int  p_starttime;   // 進程建立時間
    int  p_endtime;     // 進程運行結束時間
    int  p_cputime;     // 當前運行時間段進程剩余的需要運行時間
    int  p_iotime;      // 當前I/O時間段進程剩余的I/O時間
    int  p_next;        // 進程控制塊的鏈接指針
    int  p_excutetime;  // 記錄一次時間片內執行的時間
} proc[10];

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
//  隨機生成進程數量和每個CPU--I/O時間數據序列，進程數量控制在5到10之間， //
//  數據序列控制在6到12之間，CPU和I/O的時間數據值在5到15的范圍           //
//
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void Create_ProcInfo(void )
{
    int s,i,j;
    
    srand(GetTickCount());                        // 初始化隨機數隊列的"種子"
    ProcNumber=((float) rand() / 32767) * 5 ;  // 隨機產生進程數量5~10

    
    for(i=0;i<ProcNumber;i++)    // 生成進程的CPU--I/O時間數據序列
    {  
        proc[i].p_pid=((float) rand() / 32767) * 1000;
        proc[i].p_state='B';   // 初始都為后備狀態
        
        s=((float) rand() / 32767) *6 + 2; // 產生的進程數據序列長度在6~12間
        proc[i].p_rserial[0]=s; // 第一項用於記錄序列的長度
        for(j=1;j<=s;j++)  // 生成時間數據序列
            proc[i].p_rserial[j]=((float) rand() / 32767) *10 + 5;
        // 賦其他字段的值
        proc[i].p_pos=1;
        proc[i].p_starttime=((float) rand() / 32767) *49+1;   // 隨機設定進程建立時間
        proc[i].p_endtime=0;    
        proc[i].p_cputime=proc[i].p_rserial[1];  
        proc[i].p_iotime=proc[i].p_rserial[2];  
        proc[i].p_next=-1; 
        proc[i].p_excutetime=0;
    }     
    printf("\n---------------------------\n    建立了%2d 個進程數據序列\n\n", ProcNumber);
    DisData();
    printf("\nPress Any Key To Continue.......");
    _getch() ; 
    return ;
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//                        顯示系統當前狀態

////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void Display_ProcInfo(void)
{  int i,n;

system("cls") ;
printf("時間片為%d",q);
printf("\n        當前系統模擬%2d 個進程的運行    時鍾：%ld\n\n", ProcNumber,ClockNumber);

printf("        就緒指針=%d, 運行指針=%d, 阻塞指針=%d\n\n",ReadyPoint,RunPoint,WaitPoint );
if(RunPoint!= -1)
{
       printf(" 當前運行的進程   No.%d ID：%d\n", RunPoint,proc[RunPoint].p_pid);
       printf("              %6d,%6d,%6d\n",proc[RunPoint].p_starttime,proc[RunPoint].p_rserial[proc[RunPoint].p_pos],proc[RunPoint].p_cputime);
       printf("當前運行的進程執行的時間為%d",proc[RunPoint].p_excutetime);
       printf("當前運行的進程執行的cpu時間為%d",proc[RunPoint].p_cputime);
}
else
printf(" 當前運行的進程ID：No Process Running !\n");

n=ReadyPoint;
printf("\n Ready Process ...... \n");
while(n!=-1) // 顯示就緒進程信息
{   
       printf("     No.%d ID:%5d,%6d,%6d,%6d\n",n,proc[n].p_pid,proc[n].p_starttime,proc[n].p_rserial[proc[n].p_pos],proc[n].p_cputime );
       n=proc[n].p_next;
}

n=WaitPoint;
printf("\n Waiting Process ...... \n");
while(n!=-1) // 顯示阻塞進程信息
{   
       printf("     No.%d ID:%5d,%6d,%6d,%6d\n",n,proc[n].p_pid,proc[n].p_starttime,proc[n].p_rserial[proc[n].p_pos],proc[n].p_iotime);
       n=proc[n].p_next;
}

printf("\n=================== 后備進程 ====================\n");
for(i=0; i<ProcNumber; i++) 
if (proc[i].p_state=='B')
printf("     No.%d ID:%5d,%6d\n",i,proc[i].p_pid,proc[i].p_starttime); 

printf("\n================ 已經完成的進程 =================\n");
for(i=0; i<ProcNumber; i++) 
if (proc[i].p_state=='F')
printf("No.%d ID:%5d,%6d,%6d\n",i,proc[i].p_pid,proc[i].p_starttime,proc[i].p_endtime);

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//              顯示模擬執行的結果

////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void DisResult(void)
{  int i;   
printf("\n---------------------------------\n");
for(i=0; i<ProcNumber; i++) 
{  
    printf("ID=%4d> %2d ",proc[i].p_pid ,proc[i].p_rserial[0] );
    printf("%4d,%4d",proc[i].p_starttime,proc[i].p_endtime);
    printf("\n" );
}  
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//              顯示進程數據序列

////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void DisData(void)
{  int i,j;   

for(i=0; i<ProcNumber; i++) 
{  
    printf("ID=%4d %2d > ",proc[i].p_pid ,proc[i].p_rserial[0] );
    for(j=1; j<=proc[i].p_rserial[0];j++)
        printf("%4d",proc[i].p_rserial[j]);
    printf("\n" );
}  
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//              選擇下一個可以運行的進程

////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void NextRunProcess(void)
{
    if (ReadyPoint==-1) { RunPoint = -1; return;}  // 就緒隊列也沒有等待的進程
    
       proc[ReadyPoint].p_state ='C';     //ReadyPoint所指示的進程狀態變為執行狀態  
       RunPoint=ReadyPoint;       
       if( proc[ReadyPoint].p_excutetime==-1)//進程為執行成功，接着上次的cpu時間執行
       {
            proc[ReadyPoint].p_excutetime=0;
       }
       else
       proc[ReadyPoint].p_cputime =proc[ReadyPoint].p_rserial[proc[ReadyPoint].p_pos] ;       
       ReadyPoint=proc[ReadyPoint].p_next;
       proc[RunPoint].p_next = -1;
       
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//              CPU調度

////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void Cpu_Sched(void)
{ 
    int n;
    
    if (RunPoint == -1)    // 沒有進程在CPU上執行
    {         NextRunProcess();    return;     }
    
    proc[RunPoint].p_cputime--;      // 進程CPU執行時間減少1個時鍾單位
    proc[RunPoint].p_excutetime++;
    if((proc[RunPoint].p_cputime == 0&&proc[RunPoint].p_excutetime<=q))//若時間片未完，但進程已經結束
    {
        //printf("若時間片未完，但進程已經結束\n");
        proc[RunPoint].p_excutetime=0;//清空運行時間
        // 進程完成本次CPU后的處理
        if (proc[RunPoint].p_rserial[0]==proc[RunPoint].p_pos) //進程全部序列執行完成
        {  
            FinishedProc++;
            proc[RunPoint].p_state ='F';
            proc[RunPoint].p_endtime = ClockNumber;    
            RunPoint=-1;  //無進程執行  
            NextRunProcess(); 
        }    
        else //進行IO操作，進入阻塞隊列
        {
            proc[RunPoint].p_pos++;
            proc[RunPoint].p_state ='W';
            proc[RunPoint].p_iotime =proc[RunPoint].p_rserial[proc[RunPoint].p_pos];
            printf("進入阻塞隊列\n");
            n=WaitPoint;
            if(n == -1) //是阻塞隊列第一個I/O進程
                WaitPoint=RunPoint; 
            else
            {    do //放入阻塞隊列第尾
            {
                if(proc[n].p_next == -1) 
                { proc[n].p_next = RunPoint;                  
                break;
                }
                n=proc[n].p_next;
            } while(n!=-1) ;
            }
            RunPoint=-1;   
            NextRunProcess(); 
        }
        return;
    }
    if(proc[RunPoint].p_cputime > 0&&proc[RunPoint].p_excutetime<q)//時間片未完 程序未執行結束 繼續執行
    {
        //printf("時間片未完 程序未執行結束 繼續執行\n");
        return;
    }
    //{ printf("\n RunPoint=%d,ctime=%d",RunPoint,proc[RunPoint].p_cputime);getchar();return; }
    if(proc[RunPoint].p_cputime > 0&&proc[RunPoint].p_excutetime==q)//時間片完，但是程序未執行完 放到就緒隊列尾部
    {
        //printf("時間片完，但是程序未執行完 放到就緒隊列尾部\n");
        int n;  
        proc[RunPoint].p_state='R';     //    進程狀態修改為就緒            
        proc[RunPoint].p_next=-1;
        proc[RunPoint].p_excutetime=-1;//清空運行時間,-1代表程序未執行完成
        if(ReadyPoint==-1) // 就緒隊列無進程
            ReadyPoint=RunPoint;
        else      // 就緒隊列有進程，放入隊列尾
        {     
            n=ReadyPoint;               
            while(proc[n].p_next!=-1) n=proc[n].p_next;
            proc[n].p_next=RunPoint;
        }
        RunPoint=-1;
        NextRunProcess(); //執行下一個進程
    }

}



////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//              I/O調度

////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void IO_Sched(void)
{ 
    int n,bk;
    
    if (WaitPoint==-1) return;   // 沒有等待I/O的進程，直接返回
    
    proc[WaitPoint].p_iotime--;  // 進行1個時鍾的I/O時間 
    
    if (proc[WaitPoint].p_iotime > 0) return; // 還沒有完成本次I/O
    
    // 進程的I/O完成處理
    if (proc[WaitPoint].p_rserial[0]==proc[WaitPoint].p_pos) //進程全部任務執行完成
    {  
        FinishedProc++;
        proc[WaitPoint].p_endtime = ClockNumber;
        proc[WaitPoint].p_state ='F';    
        
        if(proc[WaitPoint].p_next==-1)
        { WaitPoint=-1;return ;}
        else //調度下一個進程進行I/O操作
        {
            n=proc[WaitPoint].p_next;
            proc[WaitPoint].p_next=-1;
            WaitPoint=n;
            proc[WaitPoint].p_iotime =proc[WaitPoint].p_rserial[proc[WaitPoint].p_pos] ;
            return ;
        }    
    }
    else //進行下次CPU操作，進就緒隊列
    {        
        bk=WaitPoint;
        WaitPoint=proc[WaitPoint].p_next;
        
        proc[bk].p_pos++;
        proc[bk].p_state ='R'; //進程狀態為就緒
        proc[bk].p_cputime = proc[bk].p_rserial[proc[bk].p_pos];
        proc[bk].p_next =-1;
        
        n=ReadyPoint;   
        if(n == -1) //是就緒隊列的第一個進程
        {  ReadyPoint=bk;    return;    } 
        else
        {  do 
        {
            if(proc[n].p_next == -1) { proc[n].p_next = bk;  break ; }
            n=proc[n].p_next;
        }
        while(n!=-1); 
        }
    }
    return ;
}





////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//              檢查是否有新進程到達，有則放入就緒隊列

////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void NewReadyProc(void)
{ 
    int i,n;
    
    for(i=0; i<ProcNumber; i++) 
    {    
        if (proc[i].p_starttime == ClockNumber) // 進程進入時間達到系統時間
        {   
            proc[i].p_state='R';     //    進程狀態修改為就緒            
            proc[i].p_next=-1;
            
            if(ReadyPoint==-1) // 就緒隊列無進程
                ReadyPoint=i;
            else      // 就緒隊列有進程，放入隊列尾
            {     
                n=ReadyPoint;               
                while(proc[n].p_next!=-1) n=proc[n].p_next;
                proc[n].p_next=i;
            }
        }
    } // for
    return;       
}


////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//                         調度模擬算法

////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void Scheduler_FF(void)
{
    FinishedProc=0;
    if(ProcNumber==0)
    { printf("    必須首先建立進程調度數據 ！  \n");
    system("cls");    return;
    }
    
    ClockNumber=0;// 時鍾開始計時, 開始調度模擬
    while(FinishedProc < ProcNumber) // 執行算法
    {     
        ClockNumber++;  // 時鍾前進1個單位
        NewReadyProc(); // 判別新進程是否到達
        Cpu_Sched();    // CPU調度
        IO_Sched();     // IO調度      
        Display_ProcInfo(); //顯示當前狀態
    }
    DisResult(); 
    getch();   return;
}

void Change_q(void)
{
  scanf("%d",&q);
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////

//                          主函數

///////////////////////////////////////////////////////////////////

int main(int argc, char* argv[])
{
    char ch;
    
    RunPoint=-1;   // 運行進程指針，-1時為沒有運行進程
    WaitPoint=-1;  // 阻塞隊列指針，-1時為沒有阻塞進程
    ReadyPoint=-1; // 就緒隊列指針，-1時為沒有就緒進程
    ClockNumber=0;   // 系統時鍾
    ProcNumber=0;    // 當前系統中的進程總數
    
    system("cls") ;
    while ( true )                           
    {
        printf("***********************************\n");
        printf("     1: 建立進程調度數據序列 \n") ;
        printf("     2: 執行調度算法\n") ;
        printf("     3: 顯示調度結果 \n") ;
        printf("     4: 更改時間片 \n");
        printf("     5: 退出\n") ;
        printf("***********************************\n");
        printf( "Enter your choice (1 ~ 5): ");  
        
        do{   //如果輸入信息不正確，繼續輸入
            ch = (char)_getch() ;
        } while(ch != '1' && ch != '2'&& ch != '3'&& ch != '4'&& ch != '5');
        
        if(ch == '5') { printf( "\n");return 0; }   // 選擇4，退出       
        if(ch == '3') DisResult();        // 選擇3        
        if(ch == '2') Scheduler_FF();     // 選擇2        
        if(ch == '1') Create_ProcInfo();  // 選擇1        
        if(ch == '4') Change_q();
        _getch() ; 
        system("cls") ;
    }
    //結束
    printf("\nPress Any Key To Continue:");
    _getch() ; 
    return 0;
}