c编写程序模拟页面置换算法OPT、FIFO、LRU和clock算法

以下是C语言代码实现OPT、FIFO、LRU和Clock页面置换算法：

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

#define FRAME_NUM 3 // 物理帧数
#define REFERENCE_LEN 12 // 引用串长度

int reference[REFERENCE_LEN] = {1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5}; // 引用串

// OPT页面置换算法
void opt() {
    int frames[FRAME_NUM] = {-1, -1, -1}; // 物理帧
    int faults = 0; // 缺页数
    int i, j, k, max, flag;
    for (i = 0; i < REFERENCE_LEN; i++) {
        flag = 0;
        for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
            if (frames[j] == reference[i]) { // 命中
                flag = 1;
                break;
            }
        }
        if (!flag) { // 未命中
            faults++;
            if (frames[FRAME_NUM - 1] == -1) { // 物理帧未满
                for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
                    if (frames[j] == -1) {
                        frames[j] = reference[i];
                        flag = 1;
                        break;
                    }
                }
            }
            if (!flag) { // 物理帧已满，进行页面置换
                int future[FRAME_NUM] = {0};
                for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
                    for (k = i + 1; k < REFERENCE_LEN; k++) {
                        if (frames[j] == reference[k]) {
                            future[j] = k - i;
                            break;
                        }
                    }
                }
                max = future[0];
                flag = 0;
                for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
                    if (future[j] == 0) {
                        frames[j] = reference[i];
                        flag = 1;
                        break;
                    }
                    if (future[j] > max) {
                        max = future[j];
                        k = j;
                    }
                }
                if (!flag) {
                    frames[k] = reference[i];
                }
            }
        }
        // 输出物理帧情况
        for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
            printf("%d ", frames[j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("OPT页面置换算法缺页数：%d\n", faults);
}

// FIFO页面置换算法
void fifo() {
    int frames[FRAME_NUM] = {-1, -1, -1}; // 物理帧
    int faults = 0; // 缺页数
    int i, j, index = 0, flag;
    for (i = 0; i < REFERENCE_LEN; i++) {
        flag = 0;
        for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
            if (frames[j] == reference[i]) { // 命中
                flag = 1;
                break;
            }
        }
        if (!flag) { // 未命中
            faults++;
            if (frames[FRAME_NUM - 1] == -1) { // 物理帧未满
                frames[index++] = reference[i];
            } else { // 物理帧已满，进行页面置换
                frames[index++] = reference[i];
                if (index == FRAME_NUM) {
                    index = 0;
                }
            }
        }
        // 输出物理帧情况
        for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
            printf("%d ", frames[j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("FIFO页面置换算法缺页数：%d\n", faults);
}

// LRU页面置换算法
void lru() {
    int frames[FRAME_NUM] = {-1, -1, -1}; // 物理帧
    int faults = 0; // 缺页数
    int i, j, k, min, flag;
    int used[FRAME_NUM] = {0}; // 页表，记录物理帧最近使用情况
    for (i = 0; i < REFERENCE_LEN; i++) {
        flag = 0;
        for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
            if (frames[j] == reference[i]) { // 命中
                flag = 1;
                used[j] = i + 1;
                break;
            }
        }
        if (!flag) { // 未命中
            faults++;
            if (frames[FRAME_NUM - 1] == -1) { // 物理帧未满
                for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
                    if (frames[j] == -1) {
                        frames[j] = reference[i];
                        used[j] = i + 1;
                        flag = 1;
                        break;
                    }
                }
            }
            if (!flag) { // 物理帧已满，进行页面置换
                min = used[0];
                flag = 0;
                for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
                    if (used[j] < min) {
                        min = used[j];
                        k = j;
                    }
                    if (frames[j] == -1) {
                        frames[j] = reference[i];
                        used[j] = i + 1;
                        flag = 1;
                        break;
                    }
                }
                if (!flag) {
                    frames[k] = reference[i];
                    used[k] = i + 1;
                }
            }
        }
        // 输出物理帧情况
        for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
            printf("%d ", frames[j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("LRU页面置换算法缺页数：%d\n", faults);
}

// Clock页面置换算法
void clock() {
    int frames[FRAME_NUM] = {-1, -1, -1}; // 物理帧
    int faults = 0; // 缺页数
    int i, j, index = 0, flag;
    int used[FRAME_NUM] = {0}; // 页表，记录物理帧最近使用情况
    int hand = 0; // 指针，指向下一个要替换的物理帧
    for (i = 0; i < REFERENCE_LEN; i++) {
        flag = 0;
        for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
            if (frames[j] == reference[i]) { // 命中
                flag = 1;
                used[j] = 1;
                break;
            }
        }
        if (!flag) { // 未命中
            faults++;
            if (frames[FRAME_NUM - 1] == -1) { // 物理帧未满
                frames[index++] = reference[i];
                used[index - 1] = 1;
            } else { // 物理帧已满，进行页面置换
                while (used[hand] == 1) {
                    used[hand] = 0;
                    hand++;
                    if (hand == FRAME_NUM) {
                        hand = 0;
                    }
                }
                frames[hand] = reference[i];
                used[hand] = 1;
                hand++;
                if (hand == FRAME_NUM) {
                    hand = 0;
                }
            }
        }
        // 输出物理帧情况
        for (j = 0; j < FRAME_NUM; j++) {
            printf("%d ", frames[j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("Clock页面置换算法缺页数：%d\n", faults);
}

int main() {
    printf("引用串：");
    int i;
    for (i = 0; i < REFERENCE_LEN; i++) {
        printf("%d ", reference[i]);
    }
    printf("\n\n");
    printf("OPT页面置换算法：\n");
    opt();
    printf("\n");
    printf("FIFO页面置换算法：\n");
    fifo();
    printf("\n");
    printf("LRU页面置换算法：\n");
    lru();
    printf("\n");
    printf("Clock页面置换算法：\n");
    clock();
    return 0;
}

这个程序模拟了一个长度为12的引用串，分别使用了OPT、FIFO、LRU和Clock四种页面置换算法，并输出了每次页面置换后的物理帧情况和最终的缺页数。其中，FRAME_NUM和REFERENCE_LEN可以根据需要自行修改。