使用C语言怎么编写一个页面置换算法

使用C语言怎么编写一个页面置换算法？针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。

操作系统实验

页面置换算法（FIFO、LRU、OPT）

概念：

1.最佳置换算法（OPT）（理想置换算法）：从主存中移出永远不再需要的页面；如无这样的页面存在，则选择最长时间不需要访问的页面。于所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面，这样可以保证获得最低的缺页率。
2.先进先出置换算法（FIFO）：是最简单的页面置换算法。这种算法的基本思想是：当需要淘汰一个页面时，总是选择驻留主存时间最长的页面进行淘汰，即先进入主存的页面先淘汰。其理由是：最早调入主存的页面不再被使用的可能性最大。
3．最近最久未使用（LRU）算法：这种算法的基本思想是：利用局部性原理，根据一个作业在执行过程中过去的页面访问历史来推测未来的行为。它认为过去一段时间里不曾被访问过的页面，在最近的将来可能也不会再被访问。所以，这种算法的实质是：当需要淘汰一个页面时，总是选择在最近一段时间内最久不用的页面予以淘汰。

题目：

编写一个程序，实现本章所述的FIFO、LRU和最优页面置换算法。首先，生成一个随机的页面引用串，其中页码范围为0-9.将这个随机页面引用串应用到每个算法，并记录每个算法引起的缺页错误的数量。实现置换算法，一遍页面帧的数量可以从1~7。

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> int numbers[20]={7,0,1,2,      0,3,0,4,      2,3,0,3,      2,1,2,0,      1,7,0,1};//本地数据，与课本一致，方便测试 int nums=0;//输入栈的个数，为了方便使用， int stack[20][7]={10}; void begin(); void randomnum();//用于产生随机数 void init();//初始化 void FIFO();//FIFO算法 void LRU();//LRU算法 void OPT();//最优页面置换算法（OPT） void print();//输出 int main() {  begin();  FIFO();  LRU();  OPT();  return 0; } void begin()//开始菜单界面 {  int i,j,k;  printf("请输入页面帧的数量(1-7)：");  scanf("%d",&nums);  for(k=0;;k++)  {   printf("是否使用随机数产生输入串（0：是，1：否）");   scanf("%d",&j);   if(j==0)   {    randomnum();    break;   }   else if(j==1)   {    break;   }   else   {    printf("请输入正确的选择！\n");   }  }  printf("页面引用串为：\n");  for(i=0;i<20;i++)  {   printf("%d ",numbers[i]);  }  printf("\n");  init(); } void randomnum()//如果需要使用随机数生成输入串，调用该函数 {  srand(time(0));//设置时间种子  for(int i = 0; i < 20; i++) {   numbers[i] = rand() % 10;//生成区间0`9的随机页面引用串  } } void init()//用于每次初始化页面栈中内容，同时方便下面输出的处理 {  int i,j;  for(i=0;i<20;i++)   for(j=0;j<nums;j++)    stack[i][j]=10; } void print()//输出各个算法的栈的内容 {  int i,j;  for(i=0;i<nums;i++)  {   for(j=0;j<20;j++)   {    if(stack[j][i]==10)     printf("* ");    else     printf("%d ",stack[j][i]);   }   printf("\n");  } } void FIFO()//FIFO算法 {  init();  int i,j=1,n=20,k,f,m;  stack[0][0]=numbers[0];  for(i=1;i<20;i++)  {   f=0;   for(m=0;m<nums;m++)   {    stack[i][m]=stack[i-1][m];   }   for(k=0;k<nums;k++)   {    if(stack[i][k]==numbers[i])    {     n--;     f=1;     break;    }   }   if(f==0)   {    stack[i][j]=numbers[i];    j++;   }   if(j==nums)    j=0;  }  printf("\n");  printf("FIFO算法：\n");  print();  printf("缺页错误数目为：%d\n",n); } void LRU()//LRU算法 {  int i,j,m,k,sum=1;  int sequence[7]={0};//记录序列  init();  stack[0][0]=numbers[0];  sequence[0]=nums-1;  for(i=1;i<nums;i++)//前半部分，页面空置的情况  {   for(j=0;j<nums;j++)   {    stack[i][j]=stack[i-1][j];   }   for(j=0;j<nums;j++)   {    if(sequence[j]==0)    {     stack[i][j]=numbers[i];     break;    }   }   for(j=0;j<i;j++)//将之前的优先级序列都减1   {    sequence[j]--;   }   sequence[i]=nums-1;//最近使用的优先级列为最高   sum++;  }  for(i=nums;i<20;i++)//页面不空，需要替换的情况  {   int f;   f=0;   for(j=0;j<nums;j++)   {    stack[i][j]=stack[i-1][j];   }   for(j=0;j<nums;j++)//判断输入串中的数字，是否已经在栈中   {    if(stack[i][j]==numbers[i])    {     f=1;     k=j;     break;    }   }   if(f==0)//如果页面栈中没有，不相同   {    for(j=0;j<nums;j++)//找优先序列中为0的    {     if(sequence[j]==0)     {      m=j;      break;     }    }    for(j=0;j<nums;j++)    {     sequence[j]--;    }    sequence[m]=nums-1;    stack[i][m]=numbers[i];    sum++;   }   else//如果页面栈中有，替换优先级   {    if(sequence[k]==0)//优先级为最小优先序列的    {     for(j=0;j<nums;j++)     {      sequence[j]--;     }     sequence[k]=nums-1;    }    else if(sequence[k]==nums-1)//优先级为最大优先序列的    {     //无需操作    }    else//优先级为中间优先序列的    {     for(j=0;j<nums;j++)     {      if(sequence[k]<sequence[j])      {       sequence[j]--;      }     }     sequence[k]=nums-1;    }   }  }  printf("\n");  printf("LRU算法：\n");  print();  printf("缺页错误数目为：%d\n",sum); } void OPT()//OPT算法 {  int i,j,k,sum=1,f,q,max;  int seq[7]={0};//记录序列  init();  stack[0][0]=numbers[0];  seq[0]=nums-1;  for(i=1;i<nums;i++)//前半部分，页面空置的情况  {   for(j=0;j<nums;j++)   {    stack[i][j]=stack[i-1][j];   }   for(j=0;j<nums;j++)   {    if(seq[j]==0)    {     stack[i][j]=numbers[i];     break;    }   }   for(j=0;j<i;j++)//将之前的优先级序列都减1   {    seq[j]--;   }   seq[i]=nums-1;//最近使用的优先级列为最高   sum++;  }  for(i=nums;i<20;i++)//后半部分，页面栈中没有空的时候情况  {   //k=nums-1;//最近的数字的优先级   for(j=0;j<nums;j++)//前面的页面中内容赋值到新的新的页面中   {    stack[i][j]=stack[i-1][j];   }   for(j=0;j<nums;j++)   {    f=0;    if(stack[i][j]==numbers[i])    {     f=1;     break;    }   }   if(f==0)//页面中没有，需要替换的情况   {    for(q=0;q<nums;q++)//优先级序列中最大的就是最久未用的，有可能出现后面没有在用过的情况    {     seq[q]=20;    }    for(j=0;j<nums;j++)//寻找新的优先级    {     for(q=i+1;q<20;q++)     {      if(stack[i][j]==numbers[q])      {       seq[j]=q-i;       break;      }     }    }    max=seq[0];    k=0;    for(q=0;q<nums;q++)    {     if(seq[q]>max)     {      max=seq[q];      k=q;     }    }    stack[i][k]=numbers[i];    sum++;   }   else   {    //页面栈中有需要插入的数字，无需变化，替换的优先级也不需要变化   }  }  printf("\n");  printf("OPT算法：\n");  print();  printf("缺页错误数目为：%d\n",sum); }

运行结果截图：

关于使用C语言怎么编写一个页面置换算法问题的解答就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，如果你还有很多疑惑没有解开，可以关注亿速云行业资讯频道了解更多相关知识。