用C语言编写程序，模拟实现FIFO页面置换算法和LRU页面置换算法

下面是C语言实现的FIFO和LRU页面置换算法示例代码：

#include <stdio.h>
#define MAX_FRAMES 3 // 物理内存帧数
#define MAX_PAGES 10 // 页面数

// FIFO页面置换算法
void fifo(int pages[], int n) {
    int frames[MAX_FRAMES] = {0};
    int next_frame = 0; // 下一个物理内存帧的索引
    int page_faults = 0; // 页面失效次数
    int i, j;

    printf("FIFO页面置换算法：\n");
    for (i = 0; i < n; i++) {
        int page = pages[i];
        int already_in_memory = 0;

        // 检查页面是否已经在物理内存中
        for (j = 0; j < MAX_FRAMES; j++) {
            if (frames[j] == page) {
                already_in_memory = 1;
                break;
            }
        }

        // 如果页面不在物理内存中，进行页面置换
        if (!already_in_memory) {
            printf("Page %d 缺页，进行页面置换\n", page);
            frames[next_frame] = page;
            next_frame = (next_frame + 1) % MAX_FRAMES;
            page_faults++;
        }

        // 显示物理内存中的页面
        printf("物理内存：");
        for (j = 0; j < MAX_FRAMES; j++) {
            if (frames[j] == 0) {
                printf(" -");
            } else {
                printf(" %d", frames[j]);
            }
        }
        printf("\n");
    }

    // 输出页面失效次数
    printf("页面失效次数：%d\n", page_faults);
}

// LRU页面置换算法
void lru(int pages[], int n) {
    int frames[MAX_FRAMES] = {0};
    int page_faults = 0; // 页面失效次数
    int i, j;

    printf("LRU页面置换算法：\n");
    for (i = 0; i < n; i++) {
        int page = pages[i];
        int already_in_memory = 0;

        // 检查页面是否已经在物理内存中
        for (j = 0; j < MAX_FRAMES; j++) {
            if (frames[j] == page) {
                already_in_memory = 1;
                break;
            }
        }

        // 如果页面不在物理内存中，进行页面置换
        if (!already_in_memory) {
            printf("Page %d 缺页，进行页面置换\n", page);

            // 找到最久未使用的物理内存帧
            int oldest_frame = 0;
            for (j = 1; j < MAX_FRAMES; j++) {
                if (frames[j] < frames[oldest_frame]) {
                    oldest_frame = j;
                }
            }

            frames[oldest_frame] = page;
            page_faults++;
        }

        // 更新物理内存中页面的使用时间
        for (j = 0; j < MAX_FRAMES; j++) {
            if (frames[j] != 0) {
                frames[j]++;
            }
        }
        frames[already_in_memory ? j - 1 : 0] = 1;

        // 显示物理内存中的页面
        printf("物理内存：");
        for (j = 0; j < MAX_FRAMES; j++) {
            if (frames[j] == 0) {
                printf(" -");
            } else {
                printf(" %d", frames[j]);
            }
        }
        printf("\n");
    }

    // 输出页面失效次数
    printf("页面失效次数：%d\n", page_faults);
}

int main() {
    int pages[MAX_PAGES] = {1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3};
    int n = sizeof(pages) / sizeof(pages[0]);

    fifo(pages, n);
    printf("\n");
    lru(pages, n);

    return 0;
}

在上面的示例代码中，`MAX_FRAMES` 定义了物理内存的帧数，`MAX_PAGES` 定义了页面数。`pages` 数组存储了需要访问的页面序列。

`fifo()` 函数实现了FIFO页面置换算法，`lru()` 函数实现了LRU页面置换算法。两个函数的参数都是一个整型数组和数组的长度。

在 `fifo()` 函数中，使用一个 `frames` 数组来存储物理内存中的页面。在每次访问页面时，先检查页面是否已经在物理内存中，如果不在，就进行页面置换。由于是FIFO算法，因此需要维护一个 `next_frame` 变量来记录下一个要替换的物理内存帧的索引。最后统计页面失效次数并输出。

在 `lru()` 函数中，同样使用一个 `frames` 数组来存储物理内存中的页面。在每次访问页面时，先检查页面是否已经在物理内存中，如果不在，就进行页面置换。由于是LRU算法，因此需要找到最久未使用的物理内存帧进行替换。为了实现这个功能，可以在 `frames` 数组中存储页面的使用时间，每次访问页面时更新时间。最后统计页面失效次数并输出。

在 `main()` 函数中，定义了一个 `pages` 数组存储了需要访问的页面序列，并调用了 `fifo()` 和 `lru()` 函数进行页面置换。