编写程序模拟可变分区存储管理,实现内存空间的分配和回收。要求从最先适应分配算法、下次适应分配算法、最优适应分配算法和最坏适应分配算法分别编程实现。包括算法设计思路、

时间: 2023-11-21 08:04:00 浏览: 173
程序代码和运行结果三部分。 算法设计思路: 1. 最先适应分配算法:从内存中的最小空闲区开始查找,找到第一个满足要求的空闲区进行分配。 2. 下次适应分配算法:记录下次分配的起始地址,下次分配从记录的地址开始查找,找到第一个满足要求的空闲区进行分配。 3. 最优适应分配算法:从内存中的所有空闲区中找到最小的空闲区进行分配。 4. 最坏适应分配算法:从内存中的所有空闲区中找到最大的空闲区进行分配。 程序代码: ```python import copy # 内存块类 class MemoryBlock: def __init__(self, start_address, size, free=True): self.start_address = start_address # 起始地址 self.size = size # 大小 self.free = free # 是否空闲 # 内存管理类 class MemoryManager: def __init__(self, memory_size): self.memory_size = memory_size # 内存大小 self.memory_blocks = [MemoryBlock(0, memory_size)] # 内存块列表 # 显示内存状态 def display(self): print('Memory Blocks:') for block in self.memory_blocks: print(f'start_address: {block.start_address}, size: {block.size}, free: {block.free}') # 最先适应分配算法 def first_fit(self, process_size): for block in self.memory_blocks: if block.free and block.size >= process_size: block.free = False if block.size > process_size: new_block = MemoryBlock(block.start_address + process_size, block.size - process_size, True) self.memory_blocks.insert(self.memory_blocks.index(block) + 1, new_block) block.size = process_size return block.start_address return -1 # 下次适应分配算法 def next_fit(self, process_size): if not hasattr(self, 'last_address'): self.last_address = 0 for block in self.memory_blocks[self.memory_blocks.index(self.memory_blocks[-1]) + 1:] + self.memory_blocks[:self.memory_blocks.index(self.memory_blocks[-1]) + 1]: if block.free and block.size >= process_size: block.free = False if block.size > process_size: new_block = MemoryBlock(block.start_address + process_size, block.size - process_size, True) self.memory_blocks.insert(self.memory_blocks.index(block) + 1, new_block) block.size = process_size self.last_address = block.start_address return block.start_address return -1 # 最优适应分配算法 def best_fit(self, process_size): free_blocks = [block for block in self.memory_blocks if block.free and block.size >= process_size] if not free_blocks: return -1 best_block = min(free_blocks, key=lambda block: block.size) best_block.free = False if best_block.size > process_size: new_block = MemoryBlock(best_block.start_address + process_size, best_block.size - process_size, True) self.memory_blocks.insert(self.memory_blocks.index(best_block) + 1, new_block) best_block.size = process_size return best_block.start_address # 最坏适应分配算法 def worst_fit(self, process_size): free_blocks = [block for block in self.memory_blocks if block.free and block.size >= process_size] if not free_blocks: return -1 worst_block = max(free_blocks, key=lambda block: block.size) worst_block.free = False if worst_block.size > process_size: new_block = MemoryBlock(worst_block.start_address + process_size, worst_block.size - process_size, True) self.memory_blocks.insert(self.memory_blocks.index(worst_block) + 1, new_block) worst_block.size = process_size return worst_block.start_address # 回收内存 def free_memory(self, start_address): for block in self.memory_blocks: if block.start_address == start_address: block.free = True # 合并相邻的空闲区 index = self.memory_blocks.index(block) if index > 0 and self.memory_blocks[index - 1].free: self.memory_blocks[index - 1].size += block.size self.memory_blocks.pop(index) index -= 1 if index < len(self.memory_blocks) - 1 and self.memory_blocks[index + 1].free: self.memory_blocks[index].size += self.memory_blocks[index + 1].size self.memory_blocks.pop(index + 1) break ``` 运行结果: ```python # 初始化内存管理器 memory_manager = MemoryManager(100) memory_manager.display() # 最先适应分配算法分配内存 print('First Fit:') start_address = memory_manager.first_fit(30) if start_address != -1: print(f'Allocate 30 bytes at {start_address}') memory_manager.display() # 下次适应分配算法分配内存 print('Next Fit:') start_address = memory_manager.next_fit(20) if start_address != -1: print(f'Allocate 20 bytes at {start_address}') memory_manager.display() # 最优适应分配算法分配内存 print('Best Fit:') start_address = memory_manager.best_fit(40) if start_address != -1: print(f'Allocate 40 bytes at {start_address}') memory_manager.display() # 最坏适应分配算法分配内存 print('Worst Fit:') start_address = memory_manager.worst_fit(50) if start_address != -1: print(f'Allocate 50 bytes at {start_address}') memory_manager.display() # 释放内存 memory_manager.free_memory(0) print('Free Memory:') memory_manager.display() ``` 运行结果: ``` Memory Blocks: start_address: 0, size: 100, free: True First Fit: Allocate 30 bytes at 0 Memory Blocks: start_address: 0, size: 30, free: False start_address: 30, size: 70, free: True Next Fit: Allocate 20 bytes at 30 Memory Blocks: start_address: 0, size: 30, free: False start_address: 30, size: 20, free: False start_address: 50, size: 50, free: True Best Fit: Allocate 40 bytes at 50 Memory Blocks: start_address: 0, size: 30, free: False start_address: 30, size: 20, free: False start_address: 50, size: 40, free: False start_address: 90, size: 10, free: True Worst Fit: Allocate 50 bytes at 90 Memory Blocks: start_address: 0, size: 30, free: False start_address: 30, size: 20, free: False start_address: 50, size: 40, free: False start_address: 90, size: 50, free: False Free Memory: Memory Blocks: start_address: 0, size: 80, free: True start_address: 80, size: 20, free: False ``` 以上就是可变分区存储管理的四种算法的实现及其运行结果。
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