最佳置换算法C语言实现

Bertha 。 2023-10-13 19:16 39阅读 0赞

最佳置换算法是一种页面置换算法，它是根据页面未来的使用情况来选择最优的页面进行替换，从而使得物理内存中的页面最大程度地被有效使用。在本文中，我们将介绍如何在C语言中实现最佳置换算法。

最佳置换算法C语言实现

最佳置换算法流程

最佳置换算法的流程如下：

1.  如果物理内存中有空闲页面，则将该页面分配给需要进入物理内存的页面。
2.  如果物理内存中没有空闲页面，则需要选择最佳页面进行替换。最佳页面是指以后最长时间不使用的页面。
3.  根据需要进入物理内存的页面和物理内存中的页面，确定需要置换的页面。
4.  将需要置换的页面从物理内存中移除，并分配给需要进入物理内存的页面。
5.  更新页表，使得页表中的映射关系正确。

最佳置换算法的实现

下面是最佳置换算法的C语言实现：

#define MAX_PAGE 100
    
    #define MAX_MEMORY 5
    
    int main() {
        
    
    int memory[MAX_MEMORY];  // 物理内存
    
    int page_table[MAX_PAGE];  // 页表
    
    int page_count = 0;  // 页面数量
    
    int memory_count = 0;  // 物理内存中的页面数量
    
    int hit_count = 0;  // 命中次数
    
    int fault_count = 0;  // 缺页次数
    
    // 初始化物理内存和页表
    
    for (int i = 0; i < MAX_MEMORY; i++) {
        
    
    memory[i] = -1;
    
    }
    
    for (int i = 0; i < MAX_PAGE; i++) {
        
    
    page_table[i] = -1;
    
    }
    
    // 读取页面序列
    
    int page[MAX_PAGE];
    
    printf(\请输入页面序列：\    for (int i = 0; i < MAX_PAGE; i++) {
        
    
    scanf(\d\ &page[i]);
    
    if (page[i] == -1) {
        
    
    page_count = i;
    
    break;
    
    }
    
    }
    
    // 执行最佳置换算法
    
    for (int i = 0; i < page_count; i++) {
        
    
    int index = -1;
    
    // 判断页面是否在物理内存中
    
    for (int j = 0; j < memory_count; j++) {
        
    
    if (memory[j] == page[i]) {
        
    
    index = j;
    
    hit_count++;
    
    break;
    
    }
    
    }
    
    // 页面不在物理内存中
    
    if (index == -1) {
        
    
    // 物理内存已满，需要置换页面
    
    if (memory_count == MAX_MEMORY) {
        
    
    int max_index = -1;
    
    int max_count = -1;
    
    // 找出最长时间不使用的页面
    
    for (int j = 0; j < memory_count; j++) {
        
    
    int count = 0;
    
    for (int k = i + 1; k < page_count; k++) {
        
    
    if (memory[j] == page[k]) {
        
    
    break;
    
    }
    
    count++;
    
    }
    
    if (count > max_count) {
        
    
    max_index = j;
    
    max_count = count;
    
    }
    
    }
    
    // 将需要置换的页面从物理内存中移除
    
    page_table[memory[max_index]] = -1;
    
    memory[max_index] = page[i];
    
    page_table[page[i]] = max_index;
    
    }
    
    // 物理内存未满，直接将页面加入物理内存
    
    else {
        
    
    memory[memory_count] = page[i];
    
    page_table[page[i]] = memory_count;
    
    memory_count++;
    
    }
    
    fault_count++;
    
    }
    
    }
    
    // 输出命中率和缺页率
    
    printf(\命中次数：%d\
    
    \ hit_count);
    
    printf(\缺页次数：%d\
    
    \ fault_count);
    
    printf(\命中率：%.2f%%\\n\ hit_count * 100.0 / page_count);
    
    printf(\缺页率：%.2f%%\\n\ fault_count * 100.0 / page_count);
    
    return 0;
    
    }

最佳置换算法的优缺点

最佳置换算法的优点是能够最大程度地利用物理内存，减少缺页次数。但是最佳置换算法需要预测未来的页面使用情况，实际上是无法做到的，因此最佳置换算法只能作为理论参考。在实际的操作系统中，往往采用近似算法来代替最佳置换算法。