用C语言实现页面LRU算法，页面号数据以及物理块数要求可从文本文件中读入，也可从键盘录入

好的，我来为您讲解一下如何用C语言实现页面LRU算法。

首先，我们需要了解LRU算法的基本原理。LRU算法是Least Recently Used的缩写，最近最少使用算法。它的基本思想是根据页面的历史访问记录来判断哪些页面是最近最少使用的，将这些页面换出内存，腾出空间给新的页面使用。在实现过程中，需要维护一个页面访问历史记录链表，每次有页面访问时，将该页面移到链表头部，以表示该页面是最近访问过的。当需要换出页面时，链表尾部的页面就是最近最少使用的页面，将其换出即可。

下面是一个简单的页面LRU算法的C语言实现，可以从文本文件中读入页面号数据以及物理块数，也可以从键盘录入。

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

#define MAX_PAGE_NUM 100 // 最大页面数
#define MAX_PHYSICAL_BLOCK_NUM 10 // 最大物理块数

typedef struct Page {
    int num; // 页面号
    int last_access_time; // 最近访问时间
    struct Page *prev; // 前驱指针
    struct Page *next; // 后继指针
} Page;

Page *page_list_head = NULL; // 页面链表头指针
Page *page_list_tail = NULL; // 页面链表尾指针
Page *physical_block_list[MAX_PHYSICAL_BLOCK_NUM]; // 物理块链表
int physical_block_num = 0; // 物理块数

// 初始化页面链表
void init_page_list() {
    page_list_head = NULL;
    page_list_tail = NULL;
}

// 初始化物理块链表
void init_physical_block_list() {
    int i;
    for (i = 0; i < MAX_PHYSICAL_BLOCK_NUM; i++) {
        physical_block_list[i] = NULL;
    }
    physical_block_num = 0;
}

// 创建一个新的页面
Page *create_page(int num) {
    Page *page = (Page*)malloc(sizeof(Page));
    page->num = num;
    page->last_access_time = 0;
    page->prev = NULL;
    page->next = NULL;
    return page;
}

// 在页面链表头部插入一个页面
void insert_page_at_head(Page *page) {
    if (page_list_head == NULL) {
        page_list_head = page;
        page_list_tail = page;
    } else {
        page_list_head->prev = page;
        page->next = page_list_head;
        page_list_head = page;
    }
}

// 将页面移动到页面链表头部
void move_page_to_head(Page *page) {
    if (page == page_list_head) {
        return;
    }
    if (page == page_list_tail) {
        page_list_tail = page->prev;
        page_list_tail->next = NULL;
    } else {
        page->prev->next = page->next;
        page->next->prev = page->prev;
    }
    page->prev = NULL;
    page->next = page_list_head;
    page_list_head->prev = page;
    page_list_head = page;
}

// 从页面链表尾部删除一个页面
Page *remove_page_from_tail() {
    Page *page = page_list_tail;
    if (page_list_tail == NULL) {
        return NULL;
    }
    if (page_list_tail == page_list_head) {
        page_list_tail = NULL;
        page_list_head = NULL;
    } else {
        page_list_tail = page_list_tail->prev;
        page_list_tail->next = NULL;
    }
    page->prev = NULL;
    page->next = NULL;
    return page;
}

// 查找一个页面是否在物理块链表中
int is_page_in_physical_block_list(Page *page) {
    int i;
    for (i = 0; i < physical_block_num; i++) {
        if (physical_block_list[i] == page) {
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}

// 将一个页面加入物理块链表
void add_page_to_physical_block_list(Page *page) {
    if (is_page_in_physical_block_list(page)) {
        move_page_to_head(page);
    } else {
        if (physical_block_num < MAX_PHYSICAL_BLOCK_NUM) {
            physical_block_list[physical_block_num] = page;
            physical_block_num++;
            insert_page_at_head(page);
        } else {
            Page *tail_page = remove_page_from_tail();
            physical_block_list[physical_block_num - 1] = page;
            insert_page_at_head(page);
            free(tail_page);
        }
    }
}

// 从物理块链表中移除一个页面
void remove_page_from_physical_block_list(Page *page) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < physical_block_num; i++) {
        if (physical_block_list[i] == page) {
            for (j = i; j < physical_block_num - 1; j++) {
                physical_block_list[j] = physical_block_list[j + 1];
            }
            physical_block_list[physical_block_num - 1] = NULL;
            physical_block_num--;
            break;
        }
    }
    if (page == page_list_head) {
        page_list_head = page->next;
        page_list_head->prev = NULL;
    } else if (page == page_list_tail) {
        page_list_tail = page->prev;
        page_list_tail->next = NULL;
    } else {
        page->prev->next = page->next;
        page->next->prev = page->prev;
    }
    page->prev = NULL;
    page->next = NULL;
}

// 打印物理块链表中的页面
void print_physical_block_list() {
    int i;
    printf("Physical block list: ");
    for (i = 0; i < physical_block_num; i++) {
        printf("%d ", physical_block_list[i]->num);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    int i, j, n, page_num[MAX_PAGE_NUM];
    FILE *fp = fopen("page_num.txt", "r");
    if (fp) {
        fscanf(fp, "%d", &n);
        for (i = 0; i < n; i++) {
            fscanf(fp, "%d", &page_num[i]);
        }
        fclose(fp);
    } else {
        printf("page_num.txt not found, please input page num list manually:\n");
        scanf("%d", &n);
        for (i = 0; i < n; i++) {
            scanf("%d", &page_num[i]);
        }
    }
    printf("Please input physical block num: ");
    scanf("%d", &physical_block_num);
    if (physical_block_num < 1 || physical_block_num > MAX_PHYSICAL_BLOCK_NUM) {
        printf("Invalid physical block num!\n");
        return -1;
    }
    init_page_list();
    init_physical_block_list();
    for (i = 0; i < n; i++) {
        Page *page = create_page(page_num[i]);
        int is_page_found = 0;
        for (j = 0; j < physical_block_num; j++) {
            if (physical_block_list[j] == NULL) {
                physical_block_list[j] = page;
                physical_block_num++;
                insert_page_at_head(page);
                is_page_found = 1;
                break;
            } else if (physical_block_list[j]->num == page->num) {
                move_page_to_head(physical_block_list[j]);
                is_page_found = 1;
                break;
            }
        }
        if (!is_page_found) {
            Page *tail_page = remove_page_from_tail();
            physical_block_list[physical_block_num - 1] = page;
            insert_page_at_head(page);
            free(tail_page);
        }
        print_physical_block_list();
    }
    return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个Page结构体，用来表示一个页面，包括页面号、最近访问时间、前驱指针和后继指针。我们维护了一个页面链表，用来记录页面的访问历史记录。同时，我们还维护了一个物理块链表，用来记录当前在内存中的页面。在页面进入内存时，我们先查找物理块链表中是否已经存在该页面，如果存在，则将该页面移到链表头部，表示该页面是最近访问过的；如果不存在，则需要将一个页面从链表尾部移除，将新的页面加入链表头部，表示该页面是最近访问过的。

在main函数中，我们首先从文本文件中读取页面号数据以及物理块数，如果文本文件不存在，则需要从键盘录入页面号数据。然后，我们初始化页面链表和物理块链表，依次处理每个页面，对于每个页面，我们先查找物理块链表中是否已经存在该页面，如果存在，则将该页面移到链表头部，表示该页面是最近访问过的；如果不存在，则需要将一个页面从链表尾部移除，将新的页面加入链表头部，表示该页面是最近访问过的。同时，我们还打印出物理块链表中的所有页面，以便观察算法的运行情况。

以上就是用C语言实现页面LRU算法的全部内容，希望对您有所帮助。