题目
20.桌上有一个能盛得下5个水果的空盘子。爸爸不停地向盘中放苹果和橘子，儿子不停地从盘中取出橘子享用，女儿不停地从盘中取出苹果享用。规定3人不能同时向(从)盘子中放(取)水果。试用信号量[1]机制来实现爸爸、儿子和女儿这3个“循环进程”之间的同步。
20.桌上有一个能盛得下5个水果的空盘子。爸爸不停地向盘中放苹果和橘子，儿子不停地从盘中取出橘子享用，女儿不停地从盘中取出苹果享用。规定3人不能同时向(从)盘子中放(取)水果。试用信号量[1]机制来实现爸爸、儿子和女儿这3个“循环进程”之间的同步。
题目解答
答案
在这个场景中，我们需要使用信号量来控制三个进程之间的同步，确保他们不会同时进行放水果或取水果的操作。我们可以定义三个信号量，分别用于控制放苹果、放橘子和取水果的操作。
假设我们定义以下信号量：
1. `empty`：表示盘子是否为空，初始化为1，表示盘子为空。
2. `full`：表示盘子是否已满，初始化为0，表示盘子为空。
3. `mutex`：用于控制对盘子的访问，初始化为1，表示可以访问。
爸爸、儿子和女儿的进程可以用以下方式实现：
爸爸进程（放苹果）：
1. P(`empty`)
2. V(`mutex`)
3. 放苹果
4. V(`full`)
儿子进程（放橘子）：
1. P(`empty`)
2. V(`mutex`)
3. 放橘子
4. V(`full`)
女儿进程（取水果）：
1. P(`full`)
2. V(`mutex`)
3. 取水果
4. V(`empty`)
在上述进程中，我们可以看到：
- `empty`和`full`信号量用于控制盘子的状态，确保在放水果时盘子为空，在取水果时盘子为满。
- `mutex`信号量用于控制对盘子的访问，确保一次只有一个进程可以访问盘子。
通过这种方式，我们可以确保爸爸、儿子和女儿的进程不会同时进行放水果或取水果的操作，从而实现他们之间的同步。
解析
步骤 1：定义信号量
定义三个信号量：`empty`、`full`和`mutex`。`empty`表示盘子是否为空，`full`表示盘子是否已满，`mutex`用于控制对盘子的访问。
步骤 2：初始化信号量
初始化`empty`为5，表示盘子可以容纳5个水果；初始化`full`为0，表示盘子为空；初始化`mutex`为1，表示可以访问盘子。
步骤 3：爸爸进程（放苹果和橘子）
1. P(`empty`)：检查盘子是否为空，如果为空则继续，否则等待。
2. P(`mutex`)：获取对盘子的访问权限。
3. 放苹果或橘子：将水果放入盘子。
4. V(`mutex`)：释放对盘子的访问权限。
5. V(`full`)：表示盘子已满。
步骤 4：儿子进程（取橘子）
1. P(`full`)：检查盘子是否已满，如果已满则继续，否则等待。
2. P(`mutex`)：获取对盘子的访问权限。
3. 取橘子：从盘子中取出橘子。
4. V(`mutex`)：释放对盘子的访问权限。
5. V(`empty`)：表示盘子为空。
步骤 5：女儿进程（取苹果）
1. P(`full`)：检查盘子是否已满，如果已满则继续，否则等待。
2. P(`mutex`)：获取对盘子的访问权限。
3. 取苹果：从盘子中取出苹果。
4. V(`mutex`)：释放对盘子的访问权限。
5. V(`empty`)：表示盘子为空。
定义三个信号量：`empty`、`full`和`mutex`。`empty`表示盘子是否为空，`full`表示盘子是否已满，`mutex`用于控制对盘子的访问。
步骤 2：初始化信号量
初始化`empty`为5，表示盘子可以容纳5个水果；初始化`full`为0，表示盘子为空；初始化`mutex`为1，表示可以访问盘子。
步骤 3：爸爸进程（放苹果和橘子）
1. P(`empty`)：检查盘子是否为空，如果为空则继续，否则等待。
2. P(`mutex`)：获取对盘子的访问权限。
3. 放苹果或橘子：将水果放入盘子。
4. V(`mutex`)：释放对盘子的访问权限。
5. V(`full`)：表示盘子已满。
步骤 4：儿子进程（取橘子）
1. P(`full`)：检查盘子是否已满，如果已满则继续，否则等待。
2. P(`mutex`)：获取对盘子的访问权限。
3. 取橘子：从盘子中取出橘子。
4. V(`mutex`)：释放对盘子的访问权限。
5. V(`empty`)：表示盘子为空。
步骤 5：女儿进程（取苹果）
1. P(`full`)：检查盘子是否已满，如果已满则继续，否则等待。
2. P(`mutex`)：获取对盘子的访问权限。
3. 取苹果：从盘子中取出苹果。
4. V(`mutex`)：释放对盘子的访问权限。
5. V(`empty`)：表示盘子为空。