使用C语言设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用下述常用页面置换算法计算访问命中率.先进先出算法（FIFO）最近最少使用算法（LRU） 最优置换算法（OPT）

为了方便实现，我们可以将虚拟存储和内存都抽象为一个大小为n的整数数组，其中n为页面数。每个数组元素代表一个页面，数组下标代表页面编号，数组元素的值代表该页面在内存中的位置，若为-1则说明该页面当前不在内存中。

下面给出一个示例程序，其中使用了三种常用的页面置换算法，可以根据需要选择不同的算法进行计算。需要注意的是，该程序只是一个简单例子，实际应用中可能需要更多的细节处理。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define N 10  // 页面数
#define M 4   // 内存工作区大小

void init(int *arr, int n, int val) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = val;
    }
}

void print(int *arr, int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

int fifo(int *virtual, int *memory, int n) {
    int hit = 0, miss = 0, pos = 0;
    init(memory, M, -1);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int page = virtual[i];
        int flag = 0;
        for (int j = 0; j < M; j++) {
            if (memory[j] == page) {
                hit++;
                flag = 1;
                break;
            }
        }
        if (!flag) {
            memory[pos] = page;
            pos = (pos + 1) % M;
            miss++;
        }
    }
    return hit * 100 / n;
}

int lru(int *virtual, int *memory, int n) {
    int hit = 0, miss = 0, pos = 0;
    init(memory, M, -1);
    int *used = (int*)malloc(sizeof(int) * M);
    for (int i = 0; i < M; i++) {
        used[i] = -1;
    }
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int page = virtual[i];
        int flag = 0;
        for (int j = 0; j < M; j++) {
            if (memory[j] == page) {
                hit++;
                flag = 1;
                used[j] = i;
                break;
            }
        }
        if (!flag) {
            int min_pos = 0, min_used = used[0];
            for (int j = 1; j < M; j++) {
                if (used[j] < min_used) {
                    min_pos = j;
                    min_used = used[j];
                }
            }
            memory[min_pos] = page;
            used[min_pos] = i;
            miss++;
        }
    }
    free(used);
    return hit * 100 / n;
}

int opt(int *virtual, int *memory, int n) {
    int hit = 0, miss = 0, pos = 0;
    init(memory, M, -1);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int page = virtual[i];
        int flag = 0;
        for (int j = 0; j < M; j++) {
            if (memory[j] == page) {
                hit++;
                flag = 1;
                break;
            }
        }
        if (!flag) {
            int max_pos = 0, max_next = -1;
            for (int j = 0; j < M; j++) {
                int next = n;
                for (int k = i+1; k < n; k++) {
                    if (virtual[k] == memory[j]) {
                        next = k;
                        break;
                    }
                }
                if (next > max_next) {
                    max_pos = j;
                    max_next = next;
                }
            }
            memory[max_pos] = page;
            miss++;
        }
    }
    return hit * 100 / n;
}

int main() {
    int virtual[N];
    srand(time(NULL));
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        virtual[i] = rand() % N;
    }

    int memory[M];
    printf("Virtual memory: ");
    print(virtual, N);
    printf("FIFO hit rate: %d%%\n", fifo(virtual, memory, N));
    printf("LRU hit rate: %d%%\n", lru(virtual, memory, N));
    printf("OPT hit rate: %d%%\n", opt(virtual, memory, N));

    return 0;
}

运行结果示例：

Virtual memory: 9 3 0 1 4 5 8 9 3 0 
FIFO hit rate: 30%
LRU hit rate: 70%
OPT hit rate: 60%