java生成一个页面置换算法实验

时间: 2023-12-14 12:09:21 浏览: 28
以下是 Java 实现的页面置换算法实验代码: ```java import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; public class PageReplacementExperiment { public static void main(String[] args) { // 页面访问顺序 int[] pageList = {3, 4, 2, 8, 1, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 4, 6, 1, 5, 4, 2, 3, 7, 8, 4, 8, 7, 3, 4, 7, 8, 5, 4, 5, 3, 4, 3, 7, 8, 4, 5, 1, 2, 1}; // 内存块数 int numMemoryBlocks = 4; // 执行 OPT 算法 int[] optFaultSequence = opt(pageList, numMemoryBlocks); double optPageFaultRate = getPageFaultRate(optFaultSequence, pageList.length); System.out.println("OPT 算法:"); System.out.println("缺页率:" + optPageFaultRate); System.out.println("缺页序列:" + Arrays.toString(optFaultSequence)); // 执行 FIFO 算法 int[] fifoFaultSequence = fifo(pageList, numMemoryBlocks); double fifoPageFaultRate = getPageFaultRate(fifoFaultSequence, pageList.length); System.out.println("FIFO 算法:"); System.out.println("缺页率:" + fifoPageFaultRate); System.out.println("缺页序列:" + Arrays.toString(fifoFaultSequence)); // 执行 LRU 算法 int[] lruFaultSequence = lru(pageList, numMemoryBlocks); double lruPageFaultRate = getPageFaultRate(lruFaultSequence, pageList.length); System.out.println("LRU 算法:"); System.out.println("缺页率:" + lruPageFaultRate); System.out.println("缺页序列:" + Arrays.toString(lruFaultSequence)); } /** * OPT 算法 */ public static int[] opt(int[] pageList, int numMemoryBlocks) { int[] faultSequence = new int[pageList.length]; int[] memoryBlocks = new int[numMemoryBlocks]; ArrayList<Integer> pageListRemaining = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < pageList.length; i++) { pageListRemaining.add(pageList[i]); } for (int i = 0; i < pageList.length; i++) { int page = pageList[i]; boolean pageInMemory = false; // 判断页面是否在内存块数组中 for (int j = 0; j < numMemoryBlocks; j++) { if (memoryBlocks[j] == page) { pageInMemory = true; break; } } if (!pageInMemory) { // 如果页面不在内存块数组中,则进行页面置换 faultSequence[i] = page; int[] memoryBlocksNext = new int[numMemoryBlocks]; for (int j = 0; j < numMemoryBlocks; j++) { // 如果内存块未被使用,则直接将页面加入内存块 if (memoryBlocks[j] == 0) { memoryBlocksNext[j] = page; break; } else { // 如果内存块已被使用,则查找下一次使用该页面的位置 boolean pageFound = false; for (int k = i + 1; k < pageList.length; k++) { if (memoryBlocks[j] == pageList[k]) { memoryBlocksNext[j] = memoryBlocks[j]; pageFound = true; break; } } if (!pageFound) { memoryBlocksNext[j] = page; break; } } } memoryBlocks = memoryBlocksNext; } } return faultSequence; } /** * FIFO 算法 */ public static int[] fifo(int[] pageList, int numMemoryBlocks) { int[] faultSequence = new int[pageList.length]; int[] memoryBlocks = new int[numMemoryBlocks]; Queue<Integer> fifoQueue = new LinkedList<>(); for (int i = 0; i < pageList.length; i++) { int page = pageList[i]; boolean pageInMemory = false; // 判断页面是否在内存块数组中 for (int j = 0; j < numMemoryBlocks; j++) { if (memoryBlocks[j] == page) { pageInMemory = true; break; } } if (!pageInMemory) { // 如果页面不在内存块数组中,则进行页面置换 faultSequence[i] = page; int memoryBlockIndex = -1; for (int j = 0; j < numMemoryBlocks; j++) { // 如果内存块未被使用,则直接将页面加入内存块 if (memoryBlocks[j] == 0) { memoryBlockIndex = j; break; } else { // 如果内存块已被使用,则查找 FIFO 队列中的页面 if (fifoQueue.peek() == memoryBlocks[j]) { memoryBlockIndex = j; break; } } } fifoQueue.add(page); if (memoryBlockIndex != -1) { memoryBlocks[memoryBlockIndex] = page; fifoQueue.poll(); } } } return faultSequence; } /** * LRU 算法 */ public static int[] lru(int[] pageList, int numMemoryBlocks) { int[] faultSequence = new int[pageList.length]; int[] memoryBlocks = new int[numMemoryBlocks]; ArrayList<Integer> pageListRemaining = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < pageList.length; i++) { pageListRemaining.add(pageList[i]); } for (int i = 0; i < pageList.length; i++) { int page = pageList[i]; boolean pageInMemory = false; // 判断页面是否在内存块数组中 for (int j = 0; j < numMemoryBlocks; j++) { if (memoryBlocks[j] == page) { pageInMemory = true; break; } } if (!pageInMemory) { // 如果页面不在内存块数组中,则进行页面置换 faultSequence[i] = page; int[] memoryBlocksNext = new int[numMemoryBlocks]; int[] pageLastUsed = new int[numMemoryBlocks]; for (int j = 0; j < numMemoryBlocks; j++) { // 如果内存块未被使用,则直接将页面加入内存块 if (memoryBlocks[j] == 0) { memoryBlocksNext[j] = page; pageLastUsed[j] = i; break; } else { // 如果内存块已被使用,则查找最近最久未使用的页面 int lruIndex = -1; int lruTime = Integer.MAX_VALUE; for (int k = 0; k < numMemoryBlocks; k++) { int timeSinceLastUse = i - pageLastUsed[k]; if (timeSinceLastUse > 0 && timeSinceLastUse < lruTime) { lruIndex = k; lruTime = timeSinceLastUse; } } if (lruIndex != -1) { memoryBlocksNext[lruIndex] = page; pageLastUsed[lruIndex] = i; break; } } } memoryBlocks = memoryBlocksNext; } else { // 如果页面已经在内存块数组中,则更新该页面的最近使用时间 for (int j = 0; j < numMemoryBlocks; j++) { if (memoryBlocks[j] == page) { pageLastUsed[j] = i; break; } } } } return faultSequence; } /** * 计算缺页率 */ public static double getPageFaultRate(int[] faultSequence, int numPages) { int numFaults = 0; for (int i = 0; i < faultSequence.length; i++) { if (faultSequence[i] != 0) { numFaults++; } } return (double) numFaults / numPages; } } ``` 以上代码中实现了三种页面置换算法:OPT、FIFO 和 LRU。在 `main` 方法中调用这三个方法,并计算缺页率和缺页序列。

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