Java页面置换算法的模拟实现

好的，以下是Java页面置换算法的模拟实现：

import java.util.Scanner;

public class PageReplacement {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("请输入内存块大小：");
        int blockSize = scanner.nextInt();

        System.out.print("请输入页面序列长度：");
        int sequenceLength = scanner.nextInt();

        int[] sequence = new int[sequenceLength];
        System.out.println("请输入页面序列：");
        for (int i = 0; i < sequenceLength; i++) {
            sequence[i] = scanner.nextInt();
        }

        System.out.println("请选择页面置换算法：");
        System.out.println("1. 先进先出算法（FIFO）");
        System.out.println("2. 最佳置换算法（OPT）");
        System.out.println("3. 最近最久未使用算法（LRU）");
        int algorithm = scanner.nextInt();

        switch (algorithm) {
            case 1:
                fifo(blockSize, sequence);
                break;
            case 2:
                opt(blockSize, sequence);
                break;
            case 3:
                lru(blockSize, sequence);
                break;
            default:
                System.out.println("无效的算法选择！");
                break;
        }
    }

    // 先进先出算法（FIFO）
    private static void fifo(int blockSize, int[] sequence) {
        int[] memory = new int[blockSize]; // 内存块
        int pointer = 0; // 内存块指针
        int missCount = 0; // 缺页计数器

        for (int i = 0; i < sequence.length; i++) {
            int page = sequence[i];

            // 判断页面是否已经在内存中
            boolean isInMemory = false;
            for (int j = 0; j < blockSize; j++) {
                if (memory[j] == page) {
                    isInMemory = true;
                    break;
                }
            }

            // 页面未在内存中，需要进行页面置换
            if (!isInMemory) {
                missCount++;

                memory[pointer] = page;
                pointer = (pointer + 1) % blockSize;
            }
        }

        System.out.println("FIFO算法缺页次数：" + missCount);
    }

    // 最佳置换算法（OPT）
    private static void opt(int blockSize, int[] sequence) {
        int[] memory = new int[blockSize]; // 内存块
        int missCount = 0; // 缺页计数器

        for (int i = 0; i < sequence.length; i++) {
            int page = sequence[i];

            // 判断页面是否已经在内存中
            boolean isInMemory = false;
            for (int j = 0; j < blockSize; j++) {
                if (memory[j] == page) {
                    isInMemory = true;
                    break;
                }
            }

            // 页面未在内存中，需要进行页面置换
            if (!isInMemory) {
                missCount++;

                // 找到后面最长时间不使用的页面进行置换
                int maxDistance = 0;
                int maxIndex = -1;
                for (int j = 0; j < blockSize; j++) {
                    int pageInMemory = memory[j];
                    int distance = Integer.MAX_VALUE; // 计算页面距离下一次使用的距离
                    for (int k = i + 1; k < sequence.length; k++) {
                        if (sequence[k] == pageInMemory) {
                            distance = k - i;
                            break;
                        }
                    }
                    if (distance > maxDistance) {
                        maxDistance = distance;
                        maxIndex = j;
                    }
                }

                memory[maxIndex] = page;
            }
        }

        System.out.println("OPT算法缺页次数：" + missCount);
    }

    // 最近最久未使用算法（LRU）
    private static void lru(int blockSize, int[] sequence) {
        int[] memory = new int[blockSize]; // 内存块
        int[] counter = new int[blockSize]; // 计数器
        int missCount = 0; // 缺页计数器

        for (int i = 0; i < sequence.length; i++) {
            int page = sequence[i];

            // 判断页面是否已经在内存中
            boolean isInMemory = false;
            int indexInMemory = -1;
            for (int j = 0; j < blockSize; j++) {
                if (memory[j] == page) {
                    isInMemory = true;
                    indexInMemory = j;
                    break;
                }
            }

            // 页面未在内存中，需要进行页面置换
            if (!isInMemory) {
                missCount++;

                // 寻找最近最久未使用的页面进行置换
                int minCounter = Integer.MAX_VALUE;
                int minIndex = -1;
                for (int j = 0; j < blockSize; j++) {
                    if (counter[j] < minCounter) {
                        minCounter = counter[j];
                        minIndex = j;
                    }
                }

                memory[minIndex] = page;
                counter[minIndex] = 0;
            } else {
                counter[indexInMemory]++;
            }

            // 所有页面计数器加一
            for (int j = 0; j < blockSize; j++) {
                counter[j]++;
            }
        }

        System.out.println("LRU算法缺页次数：" + missCount);
    }
}

在程序中，先让用户输入内存块大小、页面序列长度和页面序列，然后让用户选择页面置换算法，程序会根据用户的选择进行相应的页面置换操作，并输出缺页次数。其中，实现了三种页面置换算法：先进先出算法（FIFO）、最佳置换算法（OPT）和最近最久未使用算法（LRU）。