Problema do Banheiro Unissex - 3 Cenários utilizando semáforos

UnisexBathroom.py

from multiprocessing import Process, Queue
import threading
import random
import time
from time import sleep
import os

# constantes
MALE = 1
FEMALE = 0

# menu
print("{0}\nBem vindo ao banheiro unisex da Rep. Calamidade Pública\n{0} \
\n\nDigite 1 para Problema 1\nDigite 2 para Problema 2\nDigite 3 para Problema 3\n\n{0}".format(60 * "*"))
menu = input("Seleção: ")
print("{0}".format(60 * "*"))

# váriaveis globais
queue = Queue()                             # para manter a fila fora do banheiro
countPerson = 1                             # fornece id para cada pessoa
countMale = 0                               # contador de homens
countFemale = 0                             # contador de mulheres
countBathroom = 0                           # contador de pessoas dentro do banheiro
# flag para verificar qual sexo esta dentro do banheiro
genderBathroom = 0
startMaleTime = []                           #
startFemaleTime = []                         #
endMaleTime = []                             #
endFemaleTime = []                           #
meanMale = 0                                #
meanFemale = 0                              #
endTime = 0                                 #
totalTime = 0                               #
startBoxTime = []                            #
endBoxTime = []                              #
totalBoxTime = 0                            #

startTime = time.time()                     #

# número de boxes de acordo com cenario
if menu == '1':                             # cenário 1 - 1 box
    numBox = 1
    numPeople = 50
elif menu == '2':                           # cenário 2 - 3 boxes
    numBox = 3
    numPeople = 150
else:                                       # cenário 3 - 5 boxes
    numBox = 5
    numPeople = 250

# semáforos
sem_bathroom = threading.Semaphore(value=numBox)
sem_queue = threading.Semaphore()
sem_mutex = threading.Semaphore()

def entraFila():                            # gera pessoas que precisam usar o banheiro em tempos aleatórios
    global queue
    global countPerson
    global startMaleTime
    global startFemaleTime

    sem_queue.acquire()
    for i in range(0, numPeople):                # cenário 1 - 50 pessoas
        if random.randint(0, 1) == MALE:   # verifica se é homem
            startMaleTime.append(time.time())
            queue.put([MALE, countPerson])
            countPerson += 1
            print ("QUEUE> Pessoa #", countPerson,
                   " : Um HOMEM chegou na fila")
            sleep(random.randint(1, 7))
        else:
            startFemaleTime.append(time.time())
            queue.put([FEMALE, countPerson, ])
            countPerson += 1
            print ("QUEUE> Pessoa #", countPerson,
                   " : Uma MULHER chegou na fila")
            sleep(random.randint(1, 7))
    sem_queue.release()


def entraBanheiro():                        # função para enviar pessoas para o banheiro para fila
    global queue
    global genderBathroom
    global countBathroom

    while 1:
        sem_queue.acquire()
        if queue.qsize() > 0:
            p = queue.get()
            sem_queue.release()
            sem_mutex.acquire()             # para genderBathroom
            if genderBathroom == p[0]:     # se o mesmo gênero, entre
                sem_mutex.release()
                sem_bathroom.acquire()
                t1 = threading.Thread(target=liberaBox, args=(p,))
                t1.start()
            else:  # se diferente gênero, espere até que todos os outros saem
                print("WAIT>  Esperando por outra pessoa do mesmo sexo")
                while countBathroom > 0:
                    sem_mutex.release()
                    sem_mutex.acquire()
                sem_mutex.release()
                sem_bathroom.acquire()
                genderBathroom = p[0]
                t2 = threading.Thread(target=liberaBox, args=(p,))
                t2.start()
        else:
            sem_queue.release()


def liberaBox(person):                      # monitora o uso de banheiro para cada pessoa
    global countMale
    global countFemale
    global countBathroom
    global endMaleTime
    global endFemaleTime
    global startBoxTime
    global endBoxTime

    flag = 1

    sem_mutex.acquire()
    if person[0] == FEMALE:
        countFemale += 1
        endFemaleTime.append(time.time())
        print("JOIN>  Pessoa #", person[len(person) - 1],
              ": Uma MULHER acabou de entrar no banheiro")
        flag = 0
    else:
        countMale += 1
        endMaleTime.append(time.time())
        print ("JOIN>  Pessoa #", person[len(
            person) - 1], ": Um HOMEM acabou de entrar no banheiro")
    countBathroom += 1                          # entra no banheiro
    startBoxTime.append(time.time())
    sem_mutex.release()
    sleep(1)                                # passar algum tempo no banheiro
    sem_mutex.acquire()
    endBoxTime.append(time.time())
    countBathroom -= 1                      # sai do banheiro
    print ("EXIT>  Pessoa #", person[len(
        person) - 1], ": Acabou de sair do banheiro")
    if person[len(person) - 1] == numPeople:
        endTime = time.time()
        print("\n{0}\nEstatisticas\n{0}\n".format(60 * "*"))
        print("Total de pessoas:", countMale + countFemale)
        print("Total de Homens: ", countMale)
        print("Total de Mulheres: ", countFemale)
        print("\n{0}\n".format(60 * "*"))
        meanMale = sum(endMaleTime) - sum(startMaleTime)
        meanFemale = sum(endFemaleTime) - sum(startFemaleTime)
        print("Tempo Médio de Espera HOMENS:", meanMale / countMale)
        print("Tempo Médio de Espera MULHERES:", meanFemale / countFemale)
        totalTime = endTime - startTime
        totalBoxTime = sum(endBoxTime) - sum(startBoxTime)
        print("Tempo de Execução:", totalTime)
        print("Tempo em Uso:", totalBoxTime)
        print("Taxa de Ocupação do Box:", totalBoxTime / totalTime)
        print("\n{0}\n".format(60 * "*"))
    sem_mutex.release()
    sem_bathroom.release()


if __name__ == "__main__":

    t3 = Process(target=entraFila)
    t3.start()

    t4 = Process(target=entraBanheiro)
    t4.start()

    t3.join()
    t4.join()