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[数据结构与算法]【计算机操作系统】页面置换算法 C++

页面置换算法 C++

1.代码

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm> //提供了大量基于迭代器的非成员模版函数
#include <queue>     //队列 
using namespace std;

const int MAX_SIZE = 1e3+5;//1e3+5=1005
const  int INF = 0x3f3f3f3f;//32-bit int的最大值
int pg_last[MAX_SIZE]; //上次使用页面的时间
bool vis[MAX_SIZE]; //标记队列 

class Node
{
public:
    int node[MAX_SIZE];
    int iSize;
    int cur;
    bool isFull();
    bool exist(int x);
    Node()
    {
        cur = 0;
    }
    Node(int sz)
    {
        iSize = sz;
        cur = 0;
    }
};

// struct Pair 辅助OPT
struct Pair
{
    int pos;
    int id;
    bool operator<(const Pair x)const
    {
        return id > x.id;
    }
} op[MAX_SIZE];


bool Node::isFull()
{
    return cur == iSize;
}

void createPages(int n,Node &pg)
{
    cout<<"请输入长度为"<<n<<"的页面访问序列:";
    pg.iSize = n;
    for(int i = 0; i < n; ++i)
    {
        cin>>pg.node[i];
    }
}

void printResult(int n,int fail_cnt,int replace_cnt)
{
    double fail_rate = fail_cnt / double(n) * 100;
    cout<<" 置换次数: "<<fail_cnt<<" 置换率: "<<fail_rate<<"%"<<endl;
    cout<<" 缺页次数: "<<replace_cnt<<endl;
    cout<<"--------------------------------------"<<endl;
}

bool Node::exist(int x)
{
    for(int i = 0; i < cur; ++i)
    {
        if(x == node[i])
        {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

void FIFO(int m,Node pg)
{
    Node st(m); // 存储
    int fail_cnt = 0;
    int replace_cnt = 0;
    queue<int>q;
    memset(vis,false,sizeof(vis));//memset()对一片内存空间逐字节进行初始化 
    for(int i = 0; i < pg.iSize; ++i)
    {
        if(vis[pg.node[i]]) continue;
        if(int(q.size()) < m)
        {
            q.push(pg.node[i]);
            vis[pg.node[i]] = true;
            fail_cnt++;
        }
        else
        {
            int aim = q.front();//返回当前vector容器中起始元素的引用
            q.pop();//删除栈顶元素
            vis[aim] = false;
            q.push(pg.node[i]);
            vis[pg.node[i]] = true;
            fail_cnt++;
            replace_cnt++;
        }
    }
    cout<<"-------------FIFO Result--------------"<<endl;
    printResult(pg.iSize,fail_cnt,replace_cnt);
}

int findRepOPT(int s,Node st,Node pg)
{
    int k = 0;
    bool flag; // 标记以后是否会使用
    for(int i = 0; i < st.iSize; ++i)
    {
        flag = false;
        for(int j = s; j < pg.iSize; ++j)
        {
            if(st.node[i] == pg.node[j])
            {
                flag = true;
                op[k].id = j;
                op[k++].pos = i;
                break;
            }
        }
        if(!flag)
        {
            return i;
        }
    }
    sort(op,op+k);
    return op[0].pos;
}

void OPT(int m,Node pg)
{
    Node st(m); // storage
    int fail_cnt = 0;
    int replace_cnt = 0;
    for(int i = 0; i < pg.iSize; ++i)
    {
        if(st.exist(pg.node[i])) continue;
        if(!st.isFull())
        {
            st.node[st.cur++] = pg.node[i];
            fail_cnt++;
        }
        else
        {
            int pos = findRepOPT(i,st,pg);
            st.node[pos] = pg.node[i];
            fail_cnt++;
            replace_cnt++;
        }
    }
    cout<<"-------------OPT Result--------------"<<endl;
    printResult(pg.iSize,fail_cnt,replace_cnt);
}

int findRepLRU(Node st)
{
    int minx = INF,pos = 0;
    for(int i = 0; i < st.iSize; ++i)
    {
        if(pg_last[st.node[i]] < minx)
        {
            minx = pg_last[st.node[i]];
            pos = i;
        }
    }
    return pos;
}

void LRU(int m,Node pg)
{
    Node st(m); // storage
    int fail_cnt = 0;
    int replace_cnt = 0;
    for(int i = 0; i < pg.iSize; ++i)
    {
        pg_last[pg.node[i]] = i;
        if(st.exist(pg.node[i])) continue;
        if(!st.isFull())
        {
            st.node[st.cur++] = pg.node[i];
            fail_cnt++;
        }
        else
        {
            int pos = findRepLRU(st);
            st.node[pos] = pg.node[i];
            fail_cnt++;
            replace_cnt++;
        }
    }
    cout<<"-------------LRU Result--------------"<<endl;
    printResult(pg.iSize,fail_cnt,replace_cnt);

}


int main()
{
    /*
    3 12
    2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2
    */
    /*
    3 20
    7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0 1
    */
    int m,n;
    cout<<"请输入分配给进程的页框数 和 进程页面数:";
    cin>>m>>n;
    Node pg;
    createPages(n,pg);
    cout<<"-------------选择页面置换算法---------------"<<endl;
    cout<<"-------------1.FIFO---------------"<<endl;
    cout<<"-------------2.OPT---------------"<<endl;
    cout<<"-------------3.LRU---------------"<<endl;
    cout<<"-------------0.退出---------------"<<endl;
    int op;
    while(cin>>op)
    {
        switch(op)
        {
        case 1:
            FIFO(m,pg);
            break;
        case 2:
            OPT(m,pg);
            break;
        case 3:
            LRU(m,pg);
            break;
        case 0:
            exit(0);
        }
    }

    return 0;
}

2.案例

3 20
7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0 1
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加:2021-11-11 12:57:43  更:2021-11-11 12:59:07 
 
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