分别用C语言实现使用FIFO、OPT、LRU三种置换算法来 模拟页面置换的过程。其中输入：存储引用串和帧个数的page.txt文档（第一行：帧个数 总页数 第二行：引用串） 。输出：页面置换过程中各帧的变化过程

好的，以下是使用C语言实现FIFO、OPT、LRU三种置换算法进行页面置换的代码。代码中使用了一个结构体来表示页面，其中包括页面号和该页面在物理内存中的位置。代码中读取的page.txt文档格式如下：

4 10
1 2 3 4 1 2 5 1 2 3

其中第一行表示物理内存的帧数为4，总页数为10，第二行为引用串。

FIFO算法实现：

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

typedef struct {
    int page_num;   // 页面号
    int frame_pos;  // 在物理内存中的位置
} Page;

int main() {
    int frame_size, page_num;
    int *page_ref;
    Page *frame;

    FILE *fp = fopen("page.txt", "r");
    fscanf(fp, "%d %d", &frame_size, &page_num);
    page_ref = (int *)malloc(sizeof(int) * page_num);
    frame = (Page *)malloc(sizeof(Page) * frame_size);
    for (int i = 0; i < page_num; i++) {
        fscanf(fp, "%d", &page_ref[i]);
    }
    fclose(fp);

    int page_fault = 0, frame_pos = 0;
    for (int i = 0; i < page_num; i++) {
        int found = 0;
        for (int j = 0; j < frame_size; j++) {
            if (frame[j].page_num == page_ref[i]) {
                found = 1;
                break;
            }
        }

        if (!found) {
            frame[frame_pos].page_num = page_ref[i];
            frame[frame_pos].frame_pos = frame_pos;
            frame_pos = (frame_pos + 1) % frame_size;
            page_fault++;
        }

        printf("%d: ", page_ref[i]);
        for (int j = 0; j < frame_size; j++) {
            if (frame[j].page_num != -1) {
                printf("%d ", frame[j].page_num);
            }
        }
        printf("\n");
    }

    printf("Page Faults = %d\n", page_fault);

    free(page_ref);
    free(frame);
    return 0;
}

OPT算法实现：

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

typedef struct {
    int page_num;       // 页面号
    int frame_pos;      // 在物理内存中的位置
    int next_use;       // 下一次使用的时间
} Page;

int main() {
    int frame_size, page_num;
    int *page_ref, *next_use;
    Page *frame;

    FILE *fp = fopen("page.txt", "r");
    fscanf(fp, "%d %d", &frame_size, &page_num);
    page_ref = (int *)malloc(sizeof(int) * page_num);
    next_use = (int *)malloc(sizeof(int) * page_num);
    frame = (Page *)malloc(sizeof(Page) * frame_size);
    for (int i = 0; i < page_num; i++) {
        fscanf(fp, "%d", &page_ref[i]);
        next_use[i] = -1;
    }
    fclose(fp);

    int page_fault = 0;
    for (int i = 0; i < page_num; i++) {
        int found = 0;
        for (int j = 0; j < frame_size; j++) {
            if (frame[j].page_num == page_ref[i]) {
                found = 1;
                break;
            }
        }

        if (!found) {
            int max_next_use = -1, max_next_use_pos = -1;
            for (int j = 0; j < frame_size; j++) {
                int k;
                for (k = i + 1; k < page_num; k++) {
                    if (frame[j].page_num == page_ref[k]) {
                        next_use[j] = k;
                        break;
                    }
                }
                if (k == page_num && (max_next_use == -1 || next_use[j] > max_next_use)) {
                    max_next_use = next_use[j];
                    max_next_use_pos = j;
                }
            }
            frame[max_next_use_pos].page_num = page_ref[i];
            frame[max_next_use_pos].frame_pos = max_next_use_pos;
            frame[max_next_use_pos].next_use = -1;
            page_fault++;
        }

        printf("%d: ", page_ref[i]);
        for (int j = 0; j < frame_size; j++) {
            if (frame[j].page_num != -1) {
                printf("%d ", frame[j].page_num);
            }
        }
        printf("\n");
    }

    printf("Page Faults = %d\n", page_fault);

    free(page_ref);
    free(next_use);
    free(frame);
    return 0;
}

LRU算法实现：

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

typedef struct {
    int page_num;       // 页面号
    int frame_pos;      // 在物理内存中的位置
    int last_use;       // 上一次使用的时间
} Page;

int main() {
    int frame_size, page_num;
    int *page_ref, *last_use;
    Page *frame;

    FILE *fp = fopen("page.txt", "r");
    fscanf(fp, "%d %d", &frame_size, &page_num);
    page_ref = (int *)malloc(sizeof(int) * page_num);
    last_use = (int *)malloc(sizeof(int) * page_num);
    frame = (Page *)malloc(sizeof(Page) * frame_size);
    for (int i = 0; i < page_num; i++) {
        fscanf(fp, "%d", &page_ref[i]);
        last_use[i] = -1;
    }
    fclose(fp);

    int page_fault = 0;
    for (int i = 0; i < page_num; i++) {
        int found = 0;
        for (int j = 0; j < frame_size; j++) {
            if (frame[j].page_num == page_ref[i]) {
                found = 1;
                frame[j].last_use = i;
                break;
            }
        }

        if (!found) {
            int min_last_use = 2147483647, min_last_use_pos = -1;
            for (int j = 0; j < frame_size; j++) {
                if (last_use[frame[j].frame_pos] < min_last_use) {
                    min_last_use = last_use[frame[j].frame_pos];
                    min_last_use_pos = j;
                }
            }
            frame[min_last_use_pos].page_num = page_ref[i];
            frame[min_last_use_pos].frame_pos = min_last_use_pos;
            frame[min_last_use_pos].last_use = i;
            page_fault++;
        }

        printf("%d: ", page_ref[i]);
        for (int j = 0; j < frame_size; j++) {
            if (frame[j].page_num != -1) {
                printf("%d ", frame[j].page_num);
            }
        }
        printf("\n");

        for (int j = 0; j < frame_size; j++) {
            if (frame[j].page_num != -1) {
                last_use[frame[j].frame_pos] = frame[j].last_use;
            }
        }
    }

    printf("Page Faults = %d\n", page_fault);

    free(page_ref);
    free(last_use);
    free(frame);
    return 0;
}

以上代码中，为了方便输出每次页面置换过程后各帧的变化过程，使用了一个循环遍历每个帧并输出该帧中的页面号。其中，FIFO算法使用了一个指针变量frame_pos来表示当前应该替换的帧的位置，每次替换页面时frame_pos加1并对帧数取模，从而实现循环替换。OPT算法使用了一个next_use数组来记录每个页面下一次使用的时间，每次替换页面时找到next_use数组中最大的值所在的帧进行替换。LRU算法使用了一个last_use数组来记录每个页面上一次使用的时间，每次替换页面时找到last_use数组中最小的值所在的帧进行替换。

希望这些代码对你有所帮助！