include <stdio.h>

include <stdlib.h>

include <malloc.h>

define TRUE 1

define FALSE 0

//作业数组大小

define LEN 5

/*
**
** 各种调度算法模拟仿真（链式存储的队列实现版）：
** 短作业优先调度算法（SJF）、先来先服务调度算法（FCFS）
** 时间片轮转调度算法（RR）、最高响应比调度算法（HRRN）
** Author:贾志洋
** version:1.0
** Create Time: 2020/4/05 22:09
** Modified Time:
*/

/进程PCB结点结构体/
typedef struct job
{
int PID; //进程的PID
int arrival_time; //进程到达系统时间
int require_time_slice; //要求服务时间
int used_time_slice; //已经使用的时间片(短作业优先用不到该值)
int ended_time; //进程完成时间，初始值为-1，表示进程未完成，如果该进程已经完成则>=0
int waited_time; //等待时间，等待时间=周转时间-要求服务时间
int cycle_time; //周转时间，周转时间=结束时间-到达时间
float weight_cycle_time; //带权周转时间，带权周转时间=周转时间/要求服务时间
struct job * next; //所在队列的下一个作业
}job;

/作业队列的结构体/
typedef struct linked_queue
{
job * front; //队头指向结点的指针
job * rear; //队尾指向结点的指针
int count; //队列当前长度
}linked_queue;

//作业数组全局变量
struct job job_array[LEN];

//后备队列
linked_queue * created_queue;
//就绪队列
linked_queue * ready_queue;
//完成队列
linked_queue * ended_queue;

//初始化作业数组的每个作业信息
void init_jobs();
//初始化各个队列
void init_queues();
//打印菜单
void print_menu();
//短作业优先调度算法（SJF）
void sjf_jobs();
//先来先服务调度算法（FCFS）
void fcfs_jobs();
//时间片轮转调度算法（RR）
void rr_jobs(int q);
//最高响应比调度算法（HRRN）
void hrrn_jobs();

//打印输出所有作业的各种时间平均值
void print_average_value();
//作业出队列函数
job * de_queue(linked_queue * queue);
//返回队头作业（不出队）
job * peek_queue(linked_queue * queue);
//计算该作业的各种时间
void record_job_time(job * record_job);
//作业结点入队
void en_queue_node(linked_queue * queue,job * en_queue_pcb_node);

/程序入口/
int main()
{
//记录用户键盘输入的选择键
char user_opt;
while(1)
{
//初始化作业数组中每个作业
init_jobs();
//初始化各个队列
init_queues();
//打印菜单
print_menu();
scanf("%c", &user_opt);
getchar();
switch(user_opt)
{
case '1' :
sjf_jobs();
break;
case '2':
fcfs_jobs();
break;
case '3':
rr_jobs(1);
break;
case '4':
rr_jobs(4);
break;
case '5':
hrrn_jobs();
break;
case 'q':
exit(0);
break;
}
}

return 0;

}

void print_menu()
{
printf("\n======================\n");
printf("按1键SJF \n");
printf("按2键FCFS\n");
printf("按3键RR时间片轮转（q=1）\n");
printf("按3键RR时间片轮转（q=4）\n");
printf("按3键HRRN\n");
printf("按q键退出 \n");
printf("您的选择： \n");
printf("\n======================\n");
}

void init_jobs()
{
//根据题目要求的表格初始化每个进程的信息（也可以通过控制台输入）
job_array[0].PID = 0; job_array[0].require_time_slice = 3; job_array[0].arrival_time = 0; job_array[0].ended_time =-1; job_array[0].used_time_slice = 0;
job_array[1].PID = 1; job_array[1].require_time_slice = 6; job_array[1].arrival_time = 2; job_array[1].ended_time =-1; job_array[1].used_time_slice = 0;
job_array[2].PID = 2; job_array[2].require_time_slice = 4; job_array[2].arrival_time = 4; job_array[2].ended_time =-1; job_array[2].used_time_slice = 0;
job_array[3].PID = 3; job_array[3].require_time_slice = 5; job_array[3].arrival_time = 6; job_array[3].ended_time =-1; job_array[3].used_time_slice = 0;
job_array[4].PID = 4; job_array[4].require_time_slice = 2; job_array[4].arrival_time = 8; job_array[4].ended_time =-1; job_array[4].used_time_slice = 0;
}

void init_queues()
{
//释放原来的
free(created_queue);
free(ready_queue);
free(ended_queue);
//后备队列
created_queue = (linked_queue)malloc(sizeof(linked_queue));
//初始化队列
created_queue->front = created_queue->rear = NULL;
//就绪队列
ready_queue = (linked_queue)malloc(sizeof(linked_queue));
//初始化队列
ready_queue->front = ready_queue->rear = NULL;
//完成队列
ended_queue = (linked_queue*)malloc(sizeof(linked_queue));
//初始化队列
ended_queue->front = ended_queue->rear = NULL;

//将作业数组中所有作业放入后备队列
int i;
for(i=0;i<LEN;i++)
    en_queue_node(created_queue,&job_array[i]);

}

void record_job_time(job * record_job)
{
//计算该作业的各种时间
record_job->cycle_time = record_job->ended_time - record_job->arrival_time;
record_job->waited_time = record_job->cycle_time - record_job->require_time_slice;
record_job->weight_cycle_time = (float)record_job->cycle_time / (float)record_job->require_time_slice;

}

void print_average_value()
{
//平均周转时间
float avg_cycle_time = 0;
//平均等待时间
float avg_waited_time = 0;
//平均带权周转时间
float avg_weight_cycle_time = 0;
//遍历作业数组，求和值
int i;
for(i=0;i<LEN;i++)
{
avg_cycle_time += (float) job_array[i].cycle_time;
avg_waited_time += (float) job_array[i].waited_time;
avg_weight_cycle_time += job_array[i].weight_cycle_time;
}
//计算均值
avg_cycle_time = avg_cycle_time / (float) LEN;
avg_waited_time = avg_waited_time / (float) LEN;
avg_weight_cycle_time = avg_weight_cycle_time / (float) LEN;

printf("平均周转时间：%05.2f平均等待时间：%05.2f平均带权周转时间：%05.2f\n",avg_cycle_time,avg_waited_time,avg_weight_cycle_time);

}

void fcfs_jobs()
{

//先来先服务调度算法

int current_time = 0;
//当前运行的作业 
job * running_job = NULL;

//后备队列不为空 或 就绪队列不为空 或 正在有作业运行  则进行调度 
while (!is_queue_empty(created_queue)||!is_queue_empty(ready_queue)||running_job!=NULL)
{
    //把后备队列中，到达时间为当前系统时间的作业挂入就绪队列
    while (!is_queue_empty(created_queue))
    {
        job * front_job = peek_queue(created_queue);
        if (front_job->arrival_time==current_time)
        {
            //后备队列出队一个作业并挂入就绪队列
            en_queue_node(ready_queue,de_queue(created_queue) );
        }
        else
        {
            //一定要有else，表示后备队列中的当前队头作业的到达系统时间大于系统当前时间，需要退出while循环 
            break;
        }
        
    }
    
    //判断当前是否有进程使用CPU
    if (running_job == NULL)
    {
        //无作业使用CPU，将就绪队列队头出队，去使用CPU
        if (!is_queue_empty(ready_queue))
            running_job = de_queue(ready_queue);
        else
        {
            //为了增加程序的健壮性，可以用某些其它数据测试（本题目要求没有出现这种情况）
            //需要考虑，当前就绪队列为空，但后备队列仍旧有未到达系统的作业，系统时间空转1个时间片 
            printf("系统%d时刻就绪队列空\n", current_time);
            current_time++;
            continue; 
            
        }
        //printf("调度新的作业使用CPU：%d\n",running_job->PID);
    } 
    else
    {
        //如果有作业正在使用CPU，判断其使用CPU时间是否已经满足其要求服务时间
        if (running_job->used_time_slice==running_job->require_time_slice) 
        {
            //该作业要求服务时间已满足
             
            //记录作业完成时间 
            running_job->ended_time = current_time;
            //将该作业挂入完成队列
            en_queue_node(ended_queue,running_job);
            //计算并存储各种时间
            record_job_time(running_job); 
            printf("调作业%d已完成，完成时间：%d\n",running_job->PID,running_job->ended_time);
            //从就绪队列调度新的作业使用CPU 
            if (!is_queue_empty(ready_queue))
                running_job = de_queue(ready_queue);
            else
                running_job = NULL;
        }
        else
        {
            //空实现 
        } 
    }
    
    //系统时间步进 
    current_time++;
    //当前正在运行的作业的使用的时间片++ 
    if (running_job!=NULL)
        running_job->used_time_slice++;
}

printf("FCFS的调度信息：\n");
//打印该调度算法的各种时间的平均值 
print_average_value();

}

void sjf_jobs()
{
//请实现，SJF算法
}
void rr_jobs(int q)
{
//请实现，时间片轮转RR算法，传入参数为时间片q的大小
}
void hrrn_jobs()
{
//请实现，最高响应比优先算法HRRN（非抢占），
}

//作业结点入队
void en_queue_node(linked_queue * queue,job * en_queue_pcb_node)
{
//将传入的Job作业结点入队
if (is_queue_empty(queue)){
queue->front = en_queue_pcb_node;
queue->rear = en_queue_pcb_node;
}else{
//队列非空，
queue->rear->next = en_queue_pcb_node;
queue->rear = en_queue_pcb_node;
}
}

//判断队列是否为空
int is_queue_empty(linked_queue * queue)
{
if ((queue->front==NULL)&&(queue->rear==NULL))
return TRUE;
else
return FALSE;
}

/遍历队列，按顺序将队列中每个元素的值打印输出/
void show_queue_all_job(linked_queue * queue){
if (is_queue_empty(queue)){
printf("队列为空，遍历结束\n");
return;
}
//游标指针
job * cursor_pcb_pointer;
cursor_pcb_pointer = queue->front;
printf("---------------\n");
printf("队列为：\n");
/顺序遍历队列每个结点/
while (cursor_pcb_pointer!=NULL){
//打印当前结点信息，
printf("结点PID：%d，时间片需求为：%d\n",cursor_pcb_pointer->PID,cursor_pcb_pointer->require_time_slice);
//后移游标指针
cursor_pcb_pointer=cursor_pcb_pointer->next;
}
printf("---------------\n");

}

job * de_queue(linked_queue * queue)
{
job * return_job;
if (is_queue_empty(queue)){
printf("队列为空，无法出队\n");
return NULL;
}

return_job = queue->front;
if (queue->front==queue->rear){
    //只有一个结点时候
    queue->front=queue->rear=NULL;
}else{
    //多于一个结点时
    queue->front = queue->front->next;  
}
return_job->next = NULL;
return return_job;

}
//返回队头作业，但不出队
job * peek_queue(linked_queue * queue)
{
return queue->front;
}

2020-04-01