（四）虚拟存储管理器的页面调度

   页面调度算法主要有：FIFO，最近最少使用调度算法（LRU），最近最不常用调度算法（LFU），最佳算法（OPT）

1． 输入：
页面流文件，其中存储的是一系列页面号（页面号用整数表示，用空格作为分隔符），用来模拟待换入的页面。
下面是一个示意：
1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5
2． 处理要求：
程序运行时，首先提示“请输入页面流文件的文件名：”，输入一个文件名后，程序将读入该文件中的有关数据。
初始条件：采用三个页框，初始时均为空。
根据第二次机会算法对数据进行处理。
3． 输出要求：
每换入一个页面（即：每读入一个页面号），判断是否有页面需要被换出。若有，把被换出的页面号输出到屏幕上；
若没有，则输出一个“*”号。
4． 文件名约定
提交的源程序名字：sourceXXX.c或者sourceXXX.cpp（依据所用语言确定）
输入文件名字：可由用户指定
其中：XXX为账号。
5． 测试说明：测试教师将事先准备好一组文件（格式为*.txt），从中为每个程序随机指定一至三个作为输入文件
（被测试者需从键盘输入指定文件的文件名），并查看程序输出结果。
6． 第二次机会算法：对FIFO算法做如下简单的修改：发生替换时，先检查最老页面的R（访问）位。如果为0，
那么此页面是最早被换入的，而且近期没有被访问，可以立刻被替换掉；如果R位为1，就清除R位，并修改它的装入时间，
使它就像刚被装入的新页面一样，然后继续搜索可替换的最老页面。 
如2001年考题：
要求：
1。实现三种算法： FIFO，最近最少使用调度算法（LRU），最近最不常用调度算法（LFU）
2。页面序列从指定的文本文件（TXT文件）中取出
3。输出：
第一行：每次淘汰的页面号
第二行：显示缺页的总次数
本程序包括:FIFO，最近最少使用调度算法（LRU），最近最不常用调度算法（LFU） 第二次机会算法

#include<stdio.h> 
#include<string.h> 
#include<iostream.h> 

const int MAXSIZE=1000;//定义最大页面数 
const int MAXQUEUE=3;//定义页框数 

typedef struct node{ 
int loaded; 
int hit; 
}page; 

page pages[MAXQUEUE]; //定义页框表 
int queue[MAXSIZE]; 
int quantity; 

//初始化结构函数 
void initial() 
{ 
int i; 

for(i=0;i<MAXQUEUE;i++){ 
pages[i].loaded=-1; 
pages[i].hit=0; 
} 
for(i=0;i<MAXSIZE;i++){ 
queue[i]=-1; 
} 

quantity=0; 
} 

//初始化页框函数 
void init() 
{ 
int i; 

for(i=0;i<MAXQUEUE;i++){ 
pages[i].loaded=-1; 
pages[i].hit=0; 
} 
} 

//读入页面流 
void readData() 
{ 
FILE *fp; 
char fname[20]; 

int i; 

cout<<"请输入页面流文件名:"; 
cin>>fname; 

if((fp=fopen(fname,"r"))==NULL){ 
cout<<"错误,文件打不开,请检查文件名"; 
} 
else{ 
while(!feof(fp)){ 
fscanf(fp,"%d ",&queue[quantity]); 
quantity++; 
} 
} 

cout<<"读入的页面流:"; 
for(i=0;i<quantity;i++){ 
cout<<queue[i]<<" "; 
} 
} 

//FIFO调度算法 

void FIFO() 
{ 
int i,j,p,flag; 
int absence=0; 

p=0; 

cout<<endl<<"----------------------------------------------------"<<endl; 
cout<<"FIFO调度算法页面调出流:"; 
for(i=0;i<quantity;i++){ 
flag=0; 
for(j=0;j<MAXQUEUE;j++){ 
if(pages[j].loaded==queue[i]){ 
flag=1; 
} 
} 
if(flag==0){ 
if(absence>=MAXQUEUE){ 
cout<<pages[p].loaded<<" "; 
} 
pages[p].loaded=queue[i]; 
p=(p+1)%MAXQUEUE; 
absence++; 
} 
} 
absence-=MAXQUEUE; 
cout<<endl<<"总缺页数:"<<absence<<endl; 

} 


//最近最少使用调度算法（LRU） 
void LRU() 
{ 
int absence=0; 
int i,j; 
int flag; 


for(i=0;i<MAXQUEUE;i++){ 
pages[i].loaded=queue[i]; 
} 

cout<<endl<<"----------------------------------------------------"<<endl; 
cout<<"最近最少使用调度算法(LRU)页面流:"; 

for(i=MAXQUEUE;i<quantity;i++){ 
flag=-1; 
for(j=0;j<MAXQUEUE;j++){ 
if(queue[i]==pages[j].loaded){ 
flag=j; 
} 
} 
//CAUTION pages[0]是队列头 
if(flag==-1){ 
//缺页处理 
cout<<pages[0].loaded<<" "; 
for(j=0;j<MAXQUEUE-1;j++){ 
pages[j]=pages[j+1]; 
} 
pages[MAXQUEUE-1].loaded=queue[i]; 
absence++; 
} 
else{ 
//页面已载入 
pages[quantity]=pages[flag]; 
for(j=flag;j<MAXQUEUE-1;j++){ 
pages[j]=pages[j+1]; 
} 
pages[MAXQUEUE-1]=pages[quantity]; 
} 


} 

cout<<endl<<"总缺页数:"<<absence<<endl; 
} 


//最近最不常用调度算法(LFU) 
void LFU() 
{ 
int i,j,p; 
int absence=0; 
int flag; 

for(i=0;i<MAXQUEUE;i++){ 
pages[i].loaded=queue[i]; 
} 

cout<<endl<<"----------------------------------------------------"<<endl; 
cout<<"最近最不常用调度算法(LFU)页面流:"; 

for(i=MAXQUEUE;i<quantity;i++){ 
flag=-1; 
for(j=0;j<MAXQUEUE;j++){ 
if(pages[j].loaded==queue[i]){ 
flag=1; 
pages[j].hit++; 
} 
} 
if(flag==-1){ 
//缺页中断 
p=0; 
for(j=0;j<MAXQUEUE;j++){ 
if(pages[j].hit<pages[p].hit){ 
p=j; 
} 
} 
cout<<pages[p].loaded<<" "; 
pages[p].loaded=queue[i]; 
for(j=0;j<MAXQUEUE;j++){ 
pages[j].hit=0; 
} 
absence++; 
} 
} 
cout<<endl<<"总缺页数:"<<absence<<endl; 
} 

//第二次机会算法 
void second() 
{ 
int i,j,t; 
int absence=0; 
int flag,temp; 

for(i=0;i<MAXQUEUE;i++){ 
pages[i].loaded=queue[i]; 
} 

cout<<endl<<"----------------------------------------------------"<<endl; 
cout<<"第二次机会算法页面流:"; 

for(i=MAXQUEUE;i<quantity;i++){ 
flag=-1; 
for(j=0;j<MAXQUEUE;j++){ 
if(pages[j].loaded==queue[i]){ 
flag=1; 
pages[j].hit=1; 
} 
} 
if(flag==-1){ 
//缺页处理 
t=0; 
while(t==0){ 
if(pages[0].hit==0){ 
cout<<pages[0].loaded<<" "; 
for(j=0;j<MAXQUEUE-1;j++){ 
pages[j]=pages[j+1]; 
} 
pages[MAXQUEUE-1].loaded=queue[i]; 
pages[MAXQUEUE-1].hit=0; 


t=1; 
} 
else{ 
temp=pages[0].loaded; 
for(j=0;j<MAXQUEUE-1;j++){ 
pages[j]=pages[j+1]; 
} 
pages[MAXQUEUE-1].loaded=temp; 
pages[MAXQUEUE-1].hit=0; 
} 
} 
absence++; 
} 
} 
cout<<endl<<"总缺页数:"<<absence<<endl; 
} 

//显示版权信息函数 
void version() 
{ 
cout<<endl<<endl; 

cout<<" ┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓"<<endl; 
cout<<" ┃　　　 　虚拟存储管理器的页面调度　 　　　　 ┃"<<endl; 
cout<<" ┠───────────────────────┨"<<endl; 
cout<<" ┃　 　(c)All Right Reserved Neo　　　 　　　┃"<<endl; 
cout<<" ┃　　　　　　sony006@163.com　　 　　　　　　　┃"<<endl; 
cout<<" ┃　　　　　version 2004 build 1122　　　　　　┃"<<endl; 
cout<<" ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛"<<endl; 

cout<<endl<<endl; 
} 

void main() 
{ 
version(); 
initial(); 

readData(); 

FIFO(); 
init(); 

LRU(); 
init(); 

LFU(); 
init(); 

second(); 

}