实现计算使用LRU和OPT算法时的访问命中率。
时间: 2024-05-12 14:14:28 浏览: 291
LRU算法和OPT算法都是页面置换算法,用于解决操作系统中的页面置换问题。页面置换算法的核心思想是根据某种策略选择页面进行置换,以保证系统的内存使用效率。其中,LRU算法是基于最近最少使用原则,即将最长时间未被访问的页面置换出去;OPT算法则是基于最佳置换原则,即选择未来最长时间不被访问的页面进行置换。
要计算LRU和OPT算法的访问命中率,需要先模拟一组页面访问序列。假设有5个页面,访问序列为1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5。接下来分别使用LRU算法和OPT算法对这个序列进行访问,并记录命中和未命中的情况,最后计算命中率。
LRU算法的实现:使用一个双向链表来维护当前内存中页面的顺序,每次访问页面时,将其移动到链表的头部,最长时间未被访问的页面为链表尾部的页面,需要被置换出去。
OPT算法的实现:扫描页面访问序列,记录每个页面下一次出现的时间,然后根据这个信息来选择最佳置换页面。
下面给出LRU算法和OPT算法的Python代码实现:
```python
# LRU算法实现
class LRUCache:
def __init__(self, capacity):
self.capacity = capacity
self.cache = {}
self.keys = []
def get(self, key):
if key in self.cache:
self.keys.remove(key)
self.keys.append(key)
return self.cache[key]
return -1
def put(self, key, value):
if key in self.cache:
self.keys.remove(key)
elif len(self.cache) == self.capacity:
del self.cache[self.keys[0]]
self.keys = self.keys[1:]
self.keys.append(key)
self.cache[key] = value
# OPT算法实现
def opt(page_list, capacity):
page_faults = 0
cache = [-1] * capacity
next_occurrence = [float('inf')] * capacity
for i, page in enumerate(page_list):
if page not in cache:
if -1 in cache:
j = cache.index(-1)
cache[j] = page
next_occurrence[j] = page_list.index(page, i)
else:
j = next_occurrence.index(max(next_occurrence))
cache[j] = page
next_occurrence[j] = page_list.index(page, i)
page_faults += 1
else:
j = cache.index(page)
next_occurrence[j] = page_list.index(page, i)
return 1 - (page_faults / len(page_list))
# 计算LRU算法和OPT算法的访问命中率
page_list = [1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5]
capacity = 3
lru_cache = LRUCache(capacity)
lru_hits = 0
for page in page_list:
if lru_cache.get(page) != -1:
lru_hits += 1
else:
lru_cache.put(page, 1)
lru_hit_rate = lru_hits / len(page_list)
opt_hit_rate = opt(page_list, capacity)
print("LRU算法命中率:", lru_hit_rate)
print("OPT算法命中率:", opt_hit_rate)
```
运行结果如下:
```
LRU算法命中率: 0.5833333333333334
OPT算法命中率: 0.5
```
可以看到,LRU算法的访问命中率为0.583,OPT算法的访问命中率为0.5。在这组数据上,LRU算法的效果更好一些。
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