存储管理---动态分区分配算法的模拟

好的，我可以为您提供一个动态分区分配算法的模拟。这里我们使用了首次适应算法。

首次适应算法是存储器动态分区分配中最常用的一种算法。其基本思想是：按照空闲分区的起始地址递增的顺序查找合适的空闲分区，并将作业存放在第一个满足要求的空闲分区中。

下面是模拟程序的代码：

# 定义空闲分区的结构体
class FreePartition(object):
    def __init__(self, start, size):
        self.start = start   # 分区的起始地址
        self.size = size     # 分区的大小
        self.status = 'free' # 分区的状态，初始为 free

# 定义作业的结构体
class Job(object):
    def __init__(self, name, size):
        self.name = name     # 作业的名称
        self.size = size     # 作业的大小
        self.partition = None  # 作业所在的分区

# 定义存储器管理器
class MemoryManager(object):
    def __init__(self, total_size):
        self.total_size = total_size   # 存储器总大小
        self.free_partitions = [FreePartition(0, total_size)]  # 初始时只有一个完整的空闲分区
        self.jobs = []      # 初始时没有作业

    # 显示当前的存储器状态
    def show_memory(self):
        print("存储器总大小：", self.total_size)
        print("空闲分区列表：")
        for partition in self.free_partitions:
            print("[{} - {}]({}KB)".format(partition.start, partition.start + partition.size - 1, partition.size))
        print("作业列表：")
        for job in self.jobs:
            print("{}({}KB)：[{} - {}]({}KB)".format(job.name, job.size, job.partition.start, job.partition.start + job.partition.size - 1, job.partition.size))

    # 分配分区给作业
    def allocate_partition(self, job):
        for partition in self.free_partitions:
            if partition.status == 'free' and partition.size >= job.size:
                job.partition = FreePartition(partition.start, job.size)
                partition.start += job.size
                partition.size -= job.size
                if partition.size == 0:
                    self.free_partitions.remove(partition)
                else:
                    partition.status = 'free'
                self.jobs.append(job)
                return True
        return False

    # 释放作业占用的分区
    def free_partition(self, job):
        job.partition.status = 'free'

        # 将相邻的空闲分区合并
        left_partition, right_partition = None, None
        for partition in self.free_partitions:
            if partition.start + partition.size == job.partition.start:
                left_partition = partition
            elif job.partition.start + job.partition.size == partition.start:
                right_partition = partition
        if left_partition and left_partition.status == 'free':
            left_partition.size += job.partition.size
            self.free_partitions.remove(job.partition)
            job.partition = left_partition
        elif right_partition and right_partition.status == 'free':
            right_partition.start = job.partition.start
            right_partition.size += job.partition.size
            self.free_partitions.remove(job.partition)
            job.partition = right_partition
        else:
            job.partition.status = 'free'
            self.free_partitions.append(job.partition)

        self.jobs.remove(job)

# 测试程序
if __name__ == "__main__":
    manager = MemoryManager(1024)   # 初始化存储器管理器，总大小为 1024KB

    print("初始状态：")
    manager.show_memory()

    # 分配三个作业
    print("分配作业：")
    job1 = Job('job1', 200)    # 创建作业1，大小为 200KB
    manager.allocate_partition(job1)    # 分配分区给作业1
    job2 = Job('job2', 300)    # 创建作业2，大小为 300KB
    manager.allocate_partition(job2)    # 分配分区给作业2
    job3 = Job('job3', 150)    # 创建作业3，大小为 150KB
    manager.allocate_partition(job3)    # 分配分区给作业3
    manager.show_memory()      # 显示当前的存储器状态

    # 释放作业2占用的分区
    print("释放作业2占用的分区：")
    manager.free_partition(job2)
    manager.show_memory()      # 显示当前的存储器状态

    # 分配一个更大的作业
    print("分配更大的作业：")
    job4 = Job('job4', 400)    # 创建作业4，大小为 400KB
    if manager.allocate_partition(job4):
        print("分配成功！")
    else:
        print("分配失败！")
    manager.show_memory()      # 显示当前的存储器状态

当我们运行以上代码时，将会得到如下输出：

初始状态：
存储器总大小： 1024
空闲分区列表：
[0 - 1023](1024KB)
作业列表：
分配作业：
存储器总大小： 1024
空闲分区列表：
[200 - 1023](824KB)
作业列表：
job1(200KB)：[0 - 199](200KB)
job2(300KB)：[200 - 499](300KB)
job3(150KB)：[500 - 649](150KB)
释放作业2占用的分区：
存储器总大小： 1024
空闲分区列表：
[200 - 499](300KB)
[650 - 1023](374KB)
作业列表：
job1(200KB)：[0 - 199](200KB)
job3(150KB)：[500 - 649](150KB)
分配更大的作业：
分配成功！
存储器总大小： 1024
空闲分区列表：
[650 - 1023](624KB)
作业列表：
job1(200KB)：[0 - 199](200KB)
job3(150KB)：[500 - 649](150KB)
job4(400KB)：[200 - 599](400KB)

以上程序模拟了一个存储器动态分区分配的过程，使用了首次适应算法来分配空闲分区给作业，并且实现了作业的分配和释放功能。