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 
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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;jmax)
    {
     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：