【页面置换算法】LRC算法和FIFS算法

1. 算法介绍
   1. 1. FIFO：该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法实现简单，只需把一个进程已调入内存的页面，按先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指针，使它总是指向最老的页面。但该算法与进程实际运行的规律不相适应，因为在进程中，有些页面经常被访问，比如，含有全局变量、常用函数、例程等的页面，FIFO 算法并不能保证这些页面不被淘汰。
      2. LRU（least recently used)是将近期最不会访问的数据给淘汰掉，LRU是认为最近被使用过的数据，那么将来被访问的概率也多，最近没有被访问，那么将来被访问的概率也比较低。LRU算法简单，存储空间没有被浪费，所以还是用的比较广泛的。
2. 实现思路
   1. 数组作为内存块，另一个数组存储页号
   2. FIFS：

      读入的页号首先在内存块中查找，没有查找到，当前物理块若为空，则调入页号，若非空，则按照先到先出的顺序，调入调出，若查找到页号，则继续查找下一个。

   3. LUR：

      内存块为空时，先读入的页号进入内存块直到内存块满，将其等待时间都置为0，接下来的页号，如果在内存块中找到，则将该页号的等待时间置为0，若找不到，则查找内存块中等待时间最长的页号置换出去，新进来的页号等待时间置为0。然后将内存块中其余页号的等待时间都加1。

   4. 流程图：

   5. lur:

      FIFS:

3. 代码

4. #include<iostream>
   using namespace std;
   //伪代码： 内存大小，作业号，
   //物理块，
   int a[100],len,b[100],i,j,n; 
   int c[100][2];
   
   void readn(int n){
   
       cout<<"请输入页面号(-1结束)";
        len=0;
        int m=0;
       while(m!=-1){
           cin>>a[len];
           m=a[len];
            len++;
           } 
           len=len-1;
           cout<<"输入完毕"<<endl;    
   //        for( j=0;j<len;j++){
   //            cout<<a[j];    
   //        }
   } 
   
   void FIFO(int n,int a[]){
       int cnum=0;
       for( j=0;j<n;j++){
               b[j]=a[j];
               
           }
       //输出第一个b[n], 
       cout<<"当前物理块存放的页号:"; 
       for( j=0;j<n;j++){
               cout<<b[j]<<" ";    
           }
           cout<<endl;
       int x=0,flag=0,sum=0;
       for( i=n-1;i<len;i++){
           
           for( j=0;j<n;j++){
               if(a[i]==b[j])
               break;    
           }
           int q=x; 
           if(j>=n){
               b[x]=a[i];
               x=(x+1)%n;
               
               flag=1;
               sum++;
           }
           if(flag==1){
                   cout<<"置换了b["<<q<<"]"<<endl;
               }
           cout<<"当前物理块存放的页号:"; 
           for( j=0;j<n;j++){
               cout<<b[j]<<" ";    
           }
           cout<<endl;
           flag=0;
       }
       //计算缺页率
       cout<<"FIFO缺页次数："<<sum+n<<endl; 
       cout<<"FIFO置换次数："<<sum <<endl;
       cout<<"FIFO缺页率："<<(double)(sum+n)/len<<endl;
   
   }
   
   void LRU(int n,int a[]){
       
       int cnum=0;
       for( j=0;j<n;j++){
               c[j][0]=a[j];
               c[j][1]=0;
           }
       //输出第一个b[n], 
       cout<<"当前物理块存放的页号:"; 
       for( j=0;j<n;j++){
               cout<<c[j][0]<<" ";    
           }
           cout<<endl;
       int x=0,flag=0,sum=0;
       for( i=n-1;i<len;i++){
           //查找在不在内存里面 
           for( j=0;j<n;j++){
               if(a[i]==c[j][0]){
                   c[j][1]=0;//将时间恢复为0 
                   
                   //等待的时间加1 
               for(int k=0;k<n;k++){
                   if(c[k][0]!=a[i]){
                       c[k][1]++;
                   } 
               }    
                   break;    
               }
           
           }
           int q;
           if(j>=n){//不在内存里面，找最久没用的 
               int tmp=c[x][1],zhen=x;
               for(int l=0;l<n;l++){
                   if(c[l][1]>tmp){
                       tmp=c[l][1];
                       zhen=l;
                   }
               } 
               x=zhen;
               q=x;
               c[x][0]=a[i];
               c[x][1]=0;
               for(int k=0;k<n;k++){
                   if(c[k][0]!=a[i]){
                       c[k][1]++;
                   } 
               }    
               x=(x+1)%n;
               flag=1;
               sum++;
           }
           if(flag==1){
                   cout<<"置换了c["<<q<<"]"<<endl;
               }
           cout<<"当前物理块存放的页号:"; 
           for( j=0;j<n;j++){
               cout<<c[j][0]<<" ";    
           }
           cout<<endl;
           flag=0;
       }
       //计算缺页率
       cout<<"LUR缺页次数："<<sum+n<<endl; 
       cout<<"LUR置换次数："<<sum <<endl;
       cout<<"LUR缺页率："<<(double)(sum+n)/len<<endl;
   
       
       
   }
   
   int main(){
       //物理块
       cout<<"请输入物理块大小";
       cin>>n;
       readn(n);
       cout<<"FIFO算法：";
       FIFO(n,a);
       cout<<endl;
       cout<<"LRU算法：";
       LRU(n,a);
   
       return 0;
   } 

5. 运行结果
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