多级反馈队列调度算法(MFQ)

多级反馈队列调度算法是目前公认的较好的一种进程调度算法，它能较好的满足各类进程的需要。

MFQ算法首先设置多个就绪队列。队列的优先级递减，且各队列时间片大小也不同。例如我实现的算法里，设置了3个队列，第一队列优先级>第二队列>第三队列，且后一个队列的时间片大小是前一个的2倍。

每个队列都采用FCFS策略排列。首先调度高优先级队列内的进程，如果此进程在时间片内不能运行完，则将它加入下一个队列。这样到了最后一个队列，就成了RR算法。

如果有高优先级的进程到达，则放弃正在调度的进程，转向调度最高优先级的进程。这里我的实现不是很完美，我的算法里当高优先级进程到达时，如果有进程正在运行，则需要等到这个进程时间片结束才能转到高优先级进程。需要进一步修改，今晚困了，改不动了

//main.cpp
#include "MFQ.h"int main()
{std::vector<PCB> PCBList;int timeslice;//输入时间片大小，作业信息InputPCB(PCBList, timeslice);//MFQ算法MFQ(PCBList, timeslice);//显示结果show(PCBList);return 0;
}//MFQ.h
#ifndef MFQ_H_
#define MFQ_H_#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <iomanip>
#include <vector>
#include <queue>//作业结构体
typedef struct PCB
{int ID;                            //标识符int ComeTime;                  //到达时间int ServerTime;                   //服务时间int FinishTime;                   //完成时间int TurnoverTime;             //周转时间double WeightedTurnoverTime;  //带权周转时间
}PCB;/*
函数功能：输入作业信息
参数说明：
PCBList     std::vector<PCB>&     PCB链
timeslice   int                     第一队列时间片
*/
void InputPCB(std::vector<PCB> &PCBList, int ×lice);/*
函数功能：MFQ算法
参数说明：
PCBList     std::vector<PCB>&     PCB链
timeslice   int                     第一队列时间片
*/
void MFQ(std::vector<PCB> &PCBList, int timeslice);/*
函数功能：显示结果
参数说明：
PCBList     std::vector<PCB>&     PCB链
*/
void show(std::vector<PCB> &PCBList);/*
函数功能：比较函数，用于sort()，按ComeTime升序排列
参数说明：
p1          const PCB&              PCB
p2          const PCB&              PCB
*/
bool CmpByComeTime(const PCB &p1, const PCB &p2);#endif//MFQ.cpp
#include "MFQ.h"//输入作业信息
void InputPCB(std::vector<PCB> &PCBList, int ×lice)
{std::cout << "输入第一队列时间片大小: ";std::cin >> timeslice;do {PCB temp;std::cout << "输入标识符: ";std::cin >> temp.ID;std::cout << "输入到达时间: ";std::cin >> temp.ComeTime;std::cout << "输入服务时间: ";std::cin >> temp.ServerTime;temp.FinishTime = 0;     //暂时存放运行了多少时间，来判断此作业是否运行结束PCBList.push_back(temp);std::cout << "继续输入？Y/N: ";char ans;std::cin >> ans;if ('Y' == ans || 'y' == ans)continue;elsebreak;} while (true);
}//MFQ算法
void MFQ(std::vector<PCB> &PCBList, int timeslice)
{std::sort(PCBList.begin(), PCBList.end(), CmpByComeTime);      //按到达时间排序std::vector<PCB> result; //保存结果int BeginTime = (*PCBList.begin()).ComeTime;                 //第一个作业开始时间const int QueueNum = 3;std::queue<PCB> Ready[QueueNum];       //设置3个就绪队列Ready[0].push(*PCBList.begin());PCBList.erase(PCBList.begin());while (!PCBList.empty()){//这段是为了防止前面的进程运行完了，后面的进程还没到，造成死循环bool flag = false;for (int i = 0; i < QueueNum; ++i){if (!Ready[i].empty()){flag = true;break;}}if(!flag){Ready[0].push(*PCBList.begin());PCBList.erase(PCBList.begin());BeginTime = Ready[0].front().ComeTime;}for (int i = 0; i < QueueNum; ++i){ int times = timeslice * (i + 1);      //下一个队列的时间片大小是上一个的2倍if (i != QueueNum - 1)     //不是最后一个队列{while (!Ready[i].empty())        //队列不空{if (!PCBList.empty() && BeginTime >= (*PCBList.begin()).ComeTime)    //有新作业到达，加入就绪队列，转到第一队列{Ready[0].push(*PCBList.begin());PCBList.erase(PCBList.begin());i = 0; continue;}if (Ready[i].front().FinishTime + times < Ready[i].front().ServerTime)        //时间片用完没运行完,加入下一队列队尾{Ready[i].front().FinishTime += times;Ready[i + 1].push(Ready[i].front());Ready[i].pop();BeginTime += times;}else      //此作业运行完{BeginTime += Ready[i].front().ServerTime - Ready[i].front().FinishTime;Ready[i].front().FinishTime = BeginTime;Ready[i].front().TurnoverTime = Ready[i].front().FinishTime - Ready[i].front().ComeTime;Ready[i].front().WeightedTurnoverTime = (double)Ready[i].front().TurnoverTime / Ready[i].front().ServerTime;//从就绪队列中移除作业result.push_back(Ready[i].front());Ready[i].pop();}}}else{while (!Ready[i].empty()){if (!PCBList.empty() && BeginTime >= (*PCBList.begin()).ComeTime)  //有新作业到达，加入就绪队列，转到第一队列{Ready[0].push(*PCBList.begin());PCBList.erase(PCBList.begin());i = -1;break;}if (Ready[i].front().FinishTime + times < Ready[i].front().ServerTime)       //时间片用完没运行完,加入队尾{Ready[i].front().FinishTime += times;Ready[i].push(Ready[i].front());Ready[i].pop();BeginTime += times;}else       //此作业运行完{BeginTime += Ready[i].front().ServerTime - Ready[i].front().FinishTime;Ready[i].front().FinishTime = BeginTime;Ready[i].front().TurnoverTime = Ready[i].front().FinishTime - Ready[i].front().ComeTime;Ready[i].front().WeightedTurnoverTime = (double)Ready[i].front().TurnoverTime / Ready[i].front().ServerTime;//从就绪队列中移除作业result.push_back(Ready[i].front());Ready[i].pop();}}}}}//按ComeTime升序排序，便于显示结果PCBList = result;std::sort(PCBList.begin(), PCBList.end(), CmpByComeTime);
}//显示结果
void show(std::vector<PCB> &PCBList)
{int SumTurnoverTime = 0;double SumWeightedTurnoverTime = 0;std::cout.setf(std::ios::left);std::cout.precision(2);std::cout << std::setw(20) << "标识符";for (std::vector<PCB>::iterator it = PCBList.begin(); it < PCBList.end(); ++it)std::cout << std::setw(5) << (*it).ID;std::cout << std::endl;std::cout << std::setw(20) << "到达时间";for (std::vector<PCB>::iterator it = PCBList.begin(); it < PCBList.end(); ++it)std::cout << std::setw(5) << (*it).ComeTime;std::cout << std::endl;std::cout << std::setw(20) << "服务时间";for (std::vector<PCB>::iterator it = PCBList.begin(); it < PCBList.end(); ++it)std::cout << std::setw(5) << (*it).ServerTime;std::cout << std::endl;std::cout << std::setw(20) << "完成时间";for (std::vector<PCB>::iterator it = PCBList.begin(); it < PCBList.end(); ++it)std::cout << std::setw(5) << (*it).FinishTime;std::cout << std::endl;std::cout << std::setw(20) << "周转时间";for (std::vector<PCB>::iterator it = PCBList.begin(); it < PCBList.end(); ++it){std::cout << std::setw(5) << (*it).TurnoverTime;SumTurnoverTime += (*it).TurnoverTime;;}std::cout << std::endl;std::cout << std::setw(20) << "带权周转时间";for (std::vector<PCB>::iterator it = PCBList.begin(); it < PCBList.end(); ++it){std::cout << std::setw(5) << (*it).WeightedTurnoverTime;SumWeightedTurnoverTime += (*it).WeightedTurnoverTime;;}std::cout << std::endl;std::cout << "平均周转时间: " << (double)SumTurnoverTime / PCBList.size() << std::endl;std::cout << "平均带权周转时间: " << SumWeightedTurnoverTime / PCBList.size() << std::endl;
}//比较函数，按ComeTime升序排列
bool CmpByComeTime(const PCB &p1, const PCB &p2)
{return p1.ComeTime < p2.ComeTime;
}

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