门|门 CS 1997 |问题 14

简介

这是一个经典的编程问题，也被称为“两个门卫问题”或“交火问题”。问题描述如下：

有两个门卫，分别掌管两扇门，他们都可以随时开门放人进来。但是当他们中有一个人正在开门时，另一个人必须等待。如果两个人同时到达同一扇门，他们会互相等待而不愿意先开门。

现在有一群人需要进入这两扇门，请你设计一个算法，使得所有人都能够进入。

解法

这个问题可以用经典的“哲学家进餐问题”来解决，即使用信号量来实现线程同步。具体实现可以参考下面的代码片段：

from threading import Thread, Semaphore

# 定义信号量
door1 = Semaphore(1)
door2 = Semaphore(1)

class Person(Thread):
    def __init__(self, num):
        super().__init__()
        self.num = num

    def run(self):
        # 依次尝试进入两个门
        if self.num % 2 == 0:
            door1.acquire()
            print(f"Person {self.num} entered door 1")
            door2.acquire()
            print(f"Person {self.num} entered door 2")
            door2.release()
            door1.release()
        else:
            door2.acquire()
            print(f"Person {self.num} entered door 2")
            door1.acquire()
            print(f"Person {self.num} entered door 1")
            door1.release()
            door2.release()

# 创建一些人并让他们进门
for i in range(10):
    p = Person(i)
    p.start()

在这个解法中，我们使用两个信号量来控制两扇门的访问，确保只有一个人可以进入每扇门，同时也防止两个人同时到达同一扇门。通过对所有人的循环，我们可以让他们不断地尝试进入两个门，最终所有人可以进入。

总结

这个问题虽然看起来简单，但是实际上是一个非常经典的线程同步问题，也是高并发编程中的一个非常有代表性的案例。通过这个问题，我们可以了解到如何使用信号量等机制来实现线程同步，从而解决在并发编程中可能遇到的各种同步问题。