门 | GATE-CS-2003 |问题 37

问题描述

有一个门可以由五个人中的任意三个或三个以上的人一起进入。门外的人等待一个人进入，并在门内等待了一段时间后出来。使用信号量实现这个门。

解决方案

这个问题可以使用信号量来实现。我们可以使用两个信号量，一个用于控制门内的人数，另一个用于控制门外的人数。门内人数的信号量被初始化为0，门外人数的信号量被初始化为5。

from threading import Semaphore

class Gate:
    def __init__(self):
        self.inside = Semaphore(0)
        self.outside = Semaphore(5)
    
    def enter(self):
        self.outside.acquire()
        self.inside.release()
    
    def exit(self):
        self.inside.acquire()
        self.outside.release()

门的进入和离开可以通过上述代码片段的enter()和exit()方法来实现。当一个人要进入门时，他首先必须获得门外人数的信号量。然后，他释放门内人数的信号量，表示他已经进入门内。当一个人要离开门时，他必须获得门内人数的信号量，然后释放门外人数的信号量，表示他已经离开门的范围。

这个方案确保只有三个或三个以上的人进入时门才能打开。当门内有人时，外面的人会等待一个人进入后才能再加入等待队列，而当门内无人时，所有的等待队列中的人都可以顺利进入门内。由于Semaphore类在内部处理了线程同步的细节，所以我们可以安全地使用它来实现这个门。

总结

本题主要考察了信号量的使用，介绍了使用Semaphore类实现一个门的方法。这个方案确保只有三个或三个以上的人进入时门才能打开，给出了完整的代码片段。