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Python實現(xiàn)哲學(xué)家就餐問題實例代碼

更新時間：2020年11月09日 14:39:58 作者：Snippers

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Python實現(xiàn)哲學(xué)家就餐問題的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

哲學(xué)家就餐問題：

哲學(xué)家就餐問題是典型的同步問題，該問題描述的是五個哲學(xué)家共用一張圓桌，分別坐在五張椅子上，在圓桌上有五個盤子和五個叉子（如下圖），他們的生活方式是交替的進行思考和進餐，思考時不能用餐，用餐時不能思考。平時，一個哲學(xué)家進行思考，饑餓時便試圖用餐，只有在他同時拿到他的盤子左右兩邊的兩個叉子時才能進餐。進餐完畢后，他會放下叉子繼續(xù)思考。請寫出代碼來解決如上的哲學(xué)家就餐問題，要求代碼返回“當(dāng)每個哲學(xué)家分別需要進食 n 次”時這五位哲學(xué)家具體的行為記錄。

測試用例：

輸入：n = 1 （1<=n<=60，n 表示每個哲學(xué)家需要進餐的次數(shù)。）

預(yù)期輸出：

[[4,2,1],[4,1,1],[0,1,1],[2,2,1],[2,1,1],[2,0,3],[2,1,2],[2,2,2],[4,0,3],[4,1,2],[0,2,1],[4,2,2],[3,2,1],[3,1,1],[0,0,3],[0,1,2],[0,2,2],[1,2,1],[1,1,1],[3,0,3],[3,1,2],[3,2,2],[1,0,3],[1,1,2],[1,2,2]]

思路:

輸出列表中的每一個子列表描述了某個哲學(xué)家的具體行為，它的格式如下：

output[i] = [a, b, c] (3 個整數(shù))

a 哲學(xué)家編號。

b 指定叉子：{1 : 左邊, 2 : 右邊}.

c 指定行為：{1 : 拿起, 2 : 放下, 3 : 吃面}。

如 [4,2,1] 表示 4 號哲學(xué)家拿起了右邊的叉子。所有自列表組合起來，就完整描述了“當(dāng)每個哲學(xué)家分別需要進食 n 次”時這五位哲學(xué)家具體的行為記錄。

代碼實現(xiàn)

import queue
import threading
import time
import random
 
class CountDownLatch:
  def __init__(self, count):
    self.count = count
    self.condition = threading.Condition()
  def wait(self):
    try:
      self.condition.acquire()
      while self.count > 0:
        self.condition.wait()
    finally:
      self.condition.release()
  def count_down(self):
    try:
      self.condition.acquire()
      self.count -= 1
      self.condition.notifyAll()
    finally:
      self.condition.release()
 
class DiningPhilosophers(threading.Thread):
  def __init__(self, philosopher_number, left_fork, right_fork, operate_queue, count_latch):
    super().__init__()
    self.philosopher_number = philosopher_number
    self.left_fork = left_fork
    self.right_fork = right_fork
    self.operate_queue = operate_queue
    self.count_latch = count_latch
 
  def eat(self):
    time.sleep(0.01)
    self.operate_queue.put([self.philosopher_number, 0, 3])
 
  def think(self):
    time.sleep(random.random())
 
  def pick_left_fork(self):
    self.operate_queue.put([self.philosopher_number, 1, 1])
 
  def pick_right_fork(self):
    self.operate_queue.put([self.philosopher_number, 2, 1])
 
  def put_left_fork(self):
    self.left_fork.release()
    self.operate_queue.put([self.philosopher_number, 1, 2])
 
  def put_right_fork(self):
    self.right_fork.release()
    self.operate_queue.put([self.philosopher_number, 2, 2])
 
  def run(self):
    while True:
      left = self.left_fork.acquire(blocking=False)
      right = self.right_fork.acquire(blocking=False)
      if left and right:
        self.pick_left_fork()
        self.pick_right_fork()
        self.eat()
        self.put_left_fork()
        self.put_right_fork()
        break
      elif left and not right:
        self.left_fork.release()
      elif right and not left:
        self.right_fork.release()
      else:
        time.sleep(0.01)
    print(str(self.philosopher_number) + ' count_down')
    self.count_latch.count_down()
 
if __name__ == '__main__':
  operate_queue = queue.Queue()
  fork1 = threading.Lock()
  fork2 = threading.Lock()
  fork3 = threading.Lock()
  fork4 = threading.Lock()
  fork5 = threading.Lock()
  n = 1
  latch = CountDownLatch(5 * n)
  for _ in range(n):
    philosopher0 = DiningPhilosophers(0, fork5, fork1, operate_queue, latch)
    philosopher0.start()
    philosopher1 = DiningPhilosophers(1, fork1, fork2, operate_queue, latch)
    philosopher1.start()
    philosopher2 = DiningPhilosophers(2, fork2, fork3, operate_queue, latch)
    philosopher2.start()
    philosopher3 = DiningPhilosophers(3, fork3, fork4, operate_queue, latch)
    philosopher3.start()
    philosopher4 = DiningPhilosophers(4, fork4, fork5, operate_queue, latch)
    philosopher4.start()
  latch.wait()
  queue_list = []
  for i in range(5 * 5 * n):
    queue_list.append(operate_queue.get())
  print(queue_list)

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Python實現(xiàn)哲學(xué)家就餐問題的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python哲學(xué)家就餐內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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