用c语言写出含三种算法的源代码

下面是使用C语言实现含三种算法的源代码：

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

// 定义一些参数
#define PAGE_SIZE 1024  // 页面大小为1KB
#define MIN_MEM_PAGES 4  // 最小用户内存容量为4页
#define MAX_MEM_PAGES 32  // 最大用户内存容量为32页
#define VIRT_MEM_SIZE (32 * 1024)  // 用户虚存容量为32KB
#define INSTR_PER_PAGE 10  // 每页存放10条指令

// 生成指令序列
void generate_instr_seq(int instr_seq[], int page_seq[], int num_pages) {
    srand(time(NULL));  // 设置随机数种子
    for (int i = 0; i < num_pages * INSTR_PER_PAGE; i++) {
        instr_seq[i] = rand() % 256;  // 生成随机指令
    }
    for (int i = 0; i < num_pages; i++) {
        for (int j = 0; j < INSTR_PER_PAGE; j++) {
            page_seq[i * INSTR_PER_PAGE + j] = i;  // 按每页10条指令的方式排列在32个页面中
        }
    }
}

// 先进先出算法（FIFO）
void fifo(int mem[], int page_seq[], int num_pages, int num_mem_pages) {
    int hits = 0;  // 命中次数
    int misses = 0;  // 失败次数
    int head = 0;  // 队列头指针
    int tail = 0;  // 队列尾指针
    for (int i = 0; i < num_pages; i++) {
        int page_num = page_seq[i];
        if (mem[page_num] != -1) {  // 如果页面已经在内存中
            hits++;
        } else {  // 如果页面不在内存中
            misses++;
            if (tail - head < num_mem_pages) {  // 如果还有空闲页面，将页面加入内存
                mem[tail % num_mem_pages] = page_num;
                tail++;
            } else {  // 如果没有空闲页面，将队列头指向的页面替换出去
                mem[head % num_mem_pages] = page_num;
                head++;
            }
        }
    }
    float hit_rate = (float) hits / num_pages;  // 计算命中率
    printf("先进先出算法（FIFO）：内存容量为%d页时，命中率为%.2f\n", num_mem_pages, hit_rate);
}

// 最近最少使用算法（LRU）
void lru(int mem[], int page_seq[], int num_pages, int num_mem_pages) {
    int hits = 0;  // 命中次数
    int misses = 0;  // 失败次数
    int time[num_mem_pages];  // 页面最近访问时间
    for (int i = 0; i < num_mem_pages; i++) {
        time[i] = -1;  // 初始化最近访问时间
    }
    for (int i = 0; i < num_pages; i++) {
        int page_num = page_seq[i];
        if (mem[page_num] != -1) {  // 如果页面已经在内存中
            hits++;
            time[page_num] = i;  // 更新最近访问时间
        } else {  // 如果页面不在内存中
            misses++;
            if (num_mem_pages < num_pages) {  // 如果还有空闲页面，将页面加入内存
                for (int j = 0; j < num_mem_pages; j++) {
                    if (mem[j] == -1) {
                        mem[j] = page_num;
                        time[page_num] = i;
                        break;
                    }
                }
            } else {  // 如果没有空闲页面，将最近最少使用的页面替换出去
                int min_time = num_pages;
                int min_page = -1;
                for (int j = 0; j < num_mem_pages; j++) {
                    if (time[mem[j]] < min_time) {
                        min_time = time[mem[j]];
                        min_page = j;
                    }
                }
                mem[min_page] = page_num;
                time[page_num] = i;
            }
        }
    }
    float hit_rate = (float) hits / num_pages;  // 计算命中率
    printf("最近最少使用算法（LRU）：内存容量为%d页时，命中率为%.2f\n", num_mem_pages, hit_rate);
}

// 最优置换算法（OPT）
void opt(int mem[], int page_seq[], int num_pages, int num_mem_pages) {
    int hits = 0;  // 命中次数
    int misses = 0;  // 失败次数
    int next_use[num_mem_pages];  // 页面下一次使用时间
    for (int i = 0; i < num_mem_pages; i++) {
        next_use[i] = -1;  // 初始化下一次使用时间
    }
    for (int i = 0; i < num_pages; i++) {
        int page_num = page_seq[i];
        if (mem[page_num] != -1) {  // 如果页面已经在内存中
            hits++;
            next_use[page_num] = num_pages;  // 更新下一次使用时间
        } else {  // 如果页面不在内存中
            misses++;
            if (num_mem_pages < num_pages) {  // 如果还有空闲页面，将页面加入内存
                for (int j = 0; j < num_mem_pages; j++) {
                    if (mem[j] == -1) {
                        mem[j] = page_num;
                        next_use[page_num] = num_pages;
                        break;
                    }
                }
            } else {  // 如果没有空闲页面，选择下一次使用时间最远的页面替换出去
                int max_next_use = -1;
                int max_page = -1;
                for (int j = 0; j < num_mem_pages; j++) {
                    if (next_use[mem[j]] > max_next_use) {
                        max_next_use = next_use[mem[j]];
                        max_page = j;
                    }
                }
                mem[max_page] = page_num;
                next_use[page_num] = num_pages;
            }
        }
        for (int j = 0; j < num_mem_pages; j++) {  // 更新下一次使用时间
            if (mem[j] != -1) {
                int k = i + 1;
                while (k < num_pages && page_seq[k] != mem[j]) {
                    k++;
                }
                next_use[mem[j]] = (k == num_pages) ? num_pages : k;
            }
        }
    }
    float hit_rate = (float) hits / num_pages;  // 计算命中率
    printf("最优置换算法（OPT）：内存容量为%d页时，命中率为%.2f\n", num_mem_pages, hit_rate);
}

int main() {
    int instr_seq[320];
    int page_seq[32 * INSTR_PER_PAGE];
    generate_instr_seq(instr_seq, page_seq, 32);
    for (int num_mem_pages = MIN_MEM_PAGES; num_mem_pages <= MAX_MEM_PAGES; num_mem_pages++) {
        int mem[num_mem_pages];
        for (int i = 0; i < num_mem_pages; i++) {
            mem[i] = -1;  // 初始化内存
        }
        fifo(mem, page_seq, 32, num_mem_pages);
        lru(mem, page_seq, 32, num_mem_pages);
        opt(mem, page_seq, 32, num_mem_pages);
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

注意，这里的代码中使用了数组来存储指令序列和页面序列，如果要处理更大的数据集，可能需要使用动态内存分配。另外，由于随机