页面置换算法的模拟实验代码

页面置换算法是操作系统中用于管理内存中页面替换的一种策略，常见的有最久未使用（LRU）、近期最少使用（LFU）和先进先出（FIFO）等。模拟这类算法的实验通常涉及到数据结构和伪代码实现。

在Python中，你可以使用列表或字典来模拟页面和其访问状态，然后根据选择的算法（如LRU或LFU）来更新和执行替换。以下是一个简单的Python代码示例，使用链表来实现LRU算法：

class Page:
    def __init__(self, id):
        self.id = id
        self.access_time = 0
        self.next = None
        self.prev = None

class LRU:
    def __init__(self, capacity):
        self.capacity = capacity
        self.pages = collections.OrderedDict()
        self.head = Page(0)
        self.tail = Page(0)
        self.head.next = self.tail
        self.tail.prev = self.head

    def access(self, page_id):
        # 尝试找到页面并更新访问时间
        page = self.pages.get(page_id)
        if page:
            page.access_time += 1
            self._remove_and_add(page)

        # 如果满，替换最久未访问的页面
        elif len(self.pages) == self.capacity:
            self._remove_lru()

        # 新增页面到链表尾部
        new_page = Page(page_id)
        self.pages[page_id] = new_page
        self._add_to_tail(new_page)

    def _remove_and_add(self, page):
        # 移除页面并添加到尾部
        self._remove(page)
        self._add_to_tail(page)

    def _remove_lru(self):
        # 移除头节点（最近最少使用的页面）
        lru_page = self.head.next
        self.pages.pop(lru_page.id)
        self._remove(lru_page)

    def _add_to_tail(self, page):
        # 添加到链表尾部
        page.prev = self.tail
        page.next = self.head
        self.tail.prev = page
        self.head.next = page

# 使用示例
lru = LRU(3)
lru.access(1)
lru.access(2)
lru.access(3)
lru.access(1)  # 页面1再次被访问